Il Condensatore

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Nonostante conoscessi già abbastanza le basi dell'elettronica alle superiori, ero comunque sempre curioso di approfondire l'argomento quando possibile.

Così quando a scuola (liceo scientifico) arrivammo alle lezioni sull'elettricità mi sentii parecchio contento e mi aspettavo di imparare qualcosa di nuovo e di utile.

Purtroppo mi dovetti presto ricredere: i coulomb, le piccole cariche teoriche applicate ai fogliettini di alluminio, i bastoncini caricati di elettricità elettrostatica.

Si ok, la teoria della natura più profonda dell'elettricità è comunque affascinante...ma terribilmente noiosa per chi come me vuole avere qualcosa di tangibile e applicabile nella realtà.

I condensatori non li avevo ancora ben capiti: sapevo che accumulavano cariche elettriche, ma il perché e a cosa servissero nei circuiti elettronici ancora mi sfuggiva.

Quindi al capitolo "I condensatori piani" del libro di fisica, credetti di poter avere qualche risposta.

Ingenuamente.

Ottenni invece la formula della densità di superficie di carica.🙄

Per motivi di copyright non posso inserire questa immagine, ma pensate all'espressione sulla mia faccia in quel momento come a quella del meme di Elio in LoL che dice "Bello...".

Non avendo ottenuto NIENTE di concreto da quel libro, decisi di scoprilo da solo e per fortuna, con l'aiuto di esempi pratici e di Nuova Elettronica, riuscii a colmare questa lacuna.

Questo articolo quindi è una sorta di spiegazione per chi, come il me stesso passato, avrebbe voluto trovare queste risposte nel proprio libro di testo.☺️

COS'E' E COME FUNZIONA

Cominciamo da che cos'è questo "misterioso" oggetto.

Un condensatore è un componente elettronico che serve ad accumulare energia elettrica sotto forma di carica elettrica.

"Si vabbè, capito tanto quanto prima, Dani. Come fa?"

E' composto da due piaste metalliche, chiamati elettrodi, che sono separate tra di loro da un materiale isolante (detto dielettrico) che per esempio può essere carta impregnata di uno speciale liquido, ceramica, mica ( no, non il cantante), aria, e altri ancora.

Il simbolo con cui è rappresentato sugli schemi elettrici è questo qui sotto.

Simbolo grafico condensatore

Queste due piastre si caricano quando il condensatore riceve una corrente, e si scaricano quando serve energia.

"Ma Dani, mi stai descrivendo una normalissima batteria!"

Si e no: il condensatore, a differenza di una comune batteria, si carica e si scarica molto rapidamente, e quindi non immagazzina energia per molto tempo.

Fin qui dovrebbe esserti tutto abbastanza chiaro e semplice.

Passiamo adesso a come funziona.

Condensatore e Corrente Continua (DC)

Iniziamo dalla gif riassuntiva e sotto ti riporto la spiegazione.

Corrente continua e condensatore

Come puoi vedere, il condensatore è rappresentato dalle due piastre a destra della GIF, denominate A e B.

Se colleghiamo una sorgente di corrente continua, come una batteria, al condensatore, gli elettroni presenti nel polo negativo della batteria fluiranno verso la piastra A, accumulandosi su di essa.

Questo movimento di cariche genera una breve corrente tra il polo negativo della batteria e la piastra A, che dura fino a quando la differenza di potenziale tra le due piastre raggiunge quella della batteria.

Durante questo processo, la piastra B, collegata al polo positivo, perde elettroni (attratti verso la batteria), diventando positivamente carica.

Una volta che il condensatore è completamente carico, il flusso di elettroni si arresta e la corrente smette di fluire. Il condensatore rimane carico fino a quando non viene scaricato, ad esempio collegando le due piastre tra loro o mettendo a massa la piastra A.

"Si Dani ok: ma non ho ancora capito nella pratica a cosa serve questo bidone di elettroni che si riempie e svuota rapidamente!"

Ora ti riporto qualche esempio, sempre senza scendere troppo nel tecnico, ma che ti faranno capire subito il loro scopo con la corrente continua.

Alimentatori: per stabilizzare la tensione

Quando accendi un dispositivo elettronico (come un computer o un caricabatterie), la tensione in uscita dall’alimentatore può avere piccoli sbalzi.

👉 Un condensatore, caricandosi e scaricandosi rapidamente, aiuta a "livellare" queste variazioni, fornendo una tensione più stabile e continua ai componenti del circuito.

Torniamo sempre alle analogie dell'acqua: è come un serbatoio che riempiendosi e svuotandosi smorza i cambiamenti improvvisi nel flusso d’acqua, creando un getto costante.

Flash delle fotocamere

Quando premi il pulsante per scattare una foto con flash, la luce deve essere molto intensa e breve.

👉 Il condensatore si carica lentamente e poi si scarica tutto in un colpo, rilasciando molta energia in un istante per accendere la lampada del flash.

Come un palloncino che si gonfia piano piano e poi esplode di colpo per rilasciare tutta l’aria.

Temporizzatori (es. accensione ritardata di un LED)

Un condensatore può essere usato con una resistenza per creare un ritardo temporale.

👉 Quando lo colleghi, il condensatore si carica lentamente, e solo quando ha raggiunto una certa tensione, attiva un componente come un LED o un relè.

E' come riempire lentamente un bicchiere: solo quando è pieno l'acqua trabocca.

Puoi trovare un esempio più approfondito nella spiegazione di questo progetto del tasto morse.

Condensatore e Corrente Alternata (AC)

Iniziamo sempre dalla gif riassuntiva.

Corrente alternata e condensatore

Come nell'esempio precedente, il condensatore è nuovamente rappresentato dalle due piastre denominate A e B.

Cambia la fonte dei alimentazione, che non sarà più una batteria e quindi una corrente continua, ma sarà un’onda sinusoidale che rappresenta la corrente alternata.

All'inizio la semionda negativa è collegato alla piastra A.

I puntini azzurri rappresentano gli elettroni che si accumulano su questa piastra, caricandola negativamente.

Successivamente, la sinusoide si inverte: la semionda positiva ora è applicata alla piastra A, mentre quella negativa alla piastra B.

In questo momento, i puntini azzurri sulla piastra A diventano grigi (indicando il ritorno verso il polo positivo) e nuovi puntini azzurri appaiono sulla piastra B, che ora si carica negativamente.

L’animazione prosegue mostrando questa alternanza ciclica: le cariche si invertono periodicamente, seguendo l’andamento dell’onda sinusoidale.

I colori dei puntini si alternano tra azzurro (negativo) e grigio (positivo) per evidenziare il continuo scambio di polarità.

A differenza della corrente continua, dove il condensatore si carica una sola volta e poi si comporta come un circuito aperto, in corrente alternata il condensatore si carica e si scarica continuamente, seguendo il ritmo della tensione che cambia direzione.

Questo comportamento fa sì che la corrente sembri fluire nel circuito, anche se le cariche non attraversano fisicamente il dielettrico tra le piastre.

È come un "respiro elettrico": le piastre si caricano e si scaricano in modo opposto, creando un flusso alternato di cariche.

Ora ti riporto anche qui degli esempi semplici di utilizzo pratico. Può darsi che ti sfugga lo stesso il funzionamento vero e proprio, poiché meno intuitivo della versione in corrente continua, ma non preoccuparti per ora: verrà approfondito nel momento che vedremo i filtri per i circuiti audio in un progetto a parte.

Filtri nei circuiti audio e radio (filtro passa-alto o passa-basso)

I condensatori sono spesso usati per selezionare certe frequenze da un segnale AC.

👉 Ad esempio, in un altoparlante, si può usare un condensatore per bloccare i suoni bassi e far passare solo quelli alti (filtro passa-alto). Oppure al contrario, per lasciare passare solo le basse frequenze (passa-basso).

È come un setaccio che lascia passare solo i granelli più piccoli o più grandi, a seconda della rete scelta.

Ritardo e sfasamento nei segnali (fase e reattanza)

Nei circuiti in AC, i condensatori causano uno sfasamento tra tensione e corrente: la corrente "anticipa" la tensione.

👉 Questa proprietà viene sfruttata in circuiti oscillatori, timer o per regolare il comportamento di motori AC.

Un esempio: alcuni ventilatori da soffitto usano condensatori per avviare il motore nella giusta direzione sfruttando proprio lo sfasamento.

Power factor correction (rifasamento)

Nelle reti elettriche industriali, i condensatori vengono usati per compensare lo sfasamento introdotto da carichi induttivi (come motori).

👉 Così si migliora l’efficienza del sistema e si riduce lo spreco di energia.

È come bilanciare un’altalena mettendo pesi nel punto giusto per non farla oscillare a vuoto.

UNITA' DI MISURA

I condensatori possiedono un valore di capacità espresso in

picofarad (pF)

nanofarad (nF)

microfarad (µF o uF)

All'inizio si fa un po' di confusione con queste grandezze, soprattutto per la conversione da una all'altra.

Ma è solo per inesperienza: con un po' di pratica e l'abitudine vedrai che è molto semplice.

Trovo che la tabellina di conversione proposta da nuova elettronica, sai abbastanza semplice e va al punto senza troppi fronzoli.

Tratta da "Imparare l'elettronica partendo da Zero"

Facile vero? Con un po' di pratica saprai sempre convertire una grandezza con un altra.

Passiamo ora a saper leggere nella realtà il valore di un condensatore.

La vecchia scuola ci insegna come decifrare i codici dei produttori e delle diverse nazionalità. A quanto pare uno standard non è cosa che piace 🙄.

Ma non ti preoccupare nemmeno di questo. Dopo il metodo di lettura tradizionale ti svelo il trucco moderno. 😁

Lettura Codici

I condensatori riportano il valore di capacità stampato sul corpo con codici numerici o lettere.

Ogni standard (americano, europeo, asiatico) adotta un suo metodo di codifica.

Codice Americano

Intervallo Capacità	Codifica	Esempio	Valore Reale
1 – 8,2 pF	Virgola → punto	2.2	2,2 pF
10 – 820 pF	Solo numeri (senza “pF”)	100	100 pF
1.000 – 8.200 pF	Formato “XY2” → XY + 2 zeri	152	1.500 pF
10.000 – 82.000 pF	“XY3” → XY + 3 zeri	123	12.000 pF
100.000 – 820.000 pF	“XY4” → XY + 4 zeri	104	100.000 pF
In µF con punto	Valori in microfarad	.01	0,01 µF = 10.000 pF

Esempi:

• 101 = 100 pF

• 152 = 1.500 pF

• .1 = 0,1 µF = 100.000 pF

🔠 Tolleranza (dopo il valore)

Lettera	Significato
M	±20%
K	±10%
J	±5%

🔢 Tensione (dopo la lettera)

Espressa in Volt → Es: 104 K 100 → 100.000 pF, ±10%, 100V

Codice Europeo

Intervallo Capacità	Codifica	Esempio	Valore Reale
1 – 8,2 pF	Virgola → lettera p	2p2	2,2 pF
10 – 82 pF	Solo numeri	47	47 pF
100 – 820 pF	Lettera n iniziale (nanofarad)	n10	0,10 nF = 100 pF
1.000 – 8.200 pF	n dopo il numero → sostituisce virgola	3n3	3,3 nF = 3.300 pF
10.000 – 820.000 pF	n dopo il numero (nessuna virgola)	100n	100 nF = 100.000 pF
1.000 – 8.200 pF	Lettera u/m iniziale (tedesco)	u01	0,01 µF = 10.000 pF

Codice Asiatico

Intervallo Capacità	Codifica	Esempio	Valore Reale
1 – 82 pF	Solo numeri	22	22 pF
100 – 820 pF	“XY1” → XY + 1 zero	471	470 pF
1.000 – 8.200 pF	“XY2” → XY + 2 zeri	682	6.800 pF

Esempio

Quando trovi un codice sul condensatore come:

104 K 100:➤ Capacità = 100.000 pF (104 = 10 + 4 zeri)➤ Tolleranza = ±10%➤ Tensione max = 100 V

Metodo Moderno

E' possibile sapere subito e con pochissimo sforzo il valore di un condensatore (ma anche molti altri componenti elettronici) con un semplice Tester di componenti.

Ti rimando al link per una descrizione più approfondita.

TIPI DI CONDENDATORE

Esistono diversi tipi di condensatori per forma, dimensione e utilizzo.

Sempre perché sei stato molto bravo ad arrivare fin qui senza addormentarti, ti riporto giusto le informazioni più utili per ogni tipo, al fine di farti familiarizzare un po' con tutti.

1. Elettrolitici (alluminio)

• Polarizzati (hanno polo positivo/negativo)

• Alta capacità (da ~1 µF fino a centinaia di µF)

• Utilizzati per filtraggio, livellamento alimentazioni

• Economici ma con perdite e deterioramento nel tempo

  
  

2. Tantalio e Niobio

• Polarizzati

• Più stabili di quelli alluminio, minor dimensione

• Capacità da 0,1 a ~100 µF, tensioni fino a ~35 V

• Prezzo più alto; rischiano danni se sovratensione

  
  

3. Ceramici

• Non polarizzati

• Capacità da pochi pF a qualche 0,1 µF, spesso MLCC

• Ideali per alta frequenza, decoupling

• Es. classi: C0G (stabili), X7R/Z5U (voluminosi e meno stabili) 

  
  

4. Film plastico (poliestere, polipropilene, mylar, policarbonato, polistirolo)

• Non polarizzati

• Capacità da ~1 nF a qualche µF, tensioni fino a +1000 V

• Basse perdite, stabili in temperatura, usati in audio/filtri

• Polipropilene e polistirolo usati per precisione; policarbonato per oscillatori

  
  

5. Mica argentata

• Non polarizzati, capacità da pF a nF

• Estrema stabilità e precisione, qualità RF

• Usati in oscillatori/ricezione, costosi 

  
  

6. Super‑condensatori

• Polarizzati, capacità altissime (Farad)

• Bassa tensione (1–2,5 V), usati per backup energetico

• Efficaci in spazio limitato, lunghissima durata 

  
  

7. Variabili e trimmer

• Non polarizzati, capacità regolabile

• Impiegati in sintonizzazione radio, L–C oscillator circuits

• Tipici: trimmer ceramici, condensatori a lama d’aria 

Riepilogo semplificato ☝️

Tipo	Polarità	Capacità tipica	Uso principale
Elettrolitici	Sì	µF–mF	Alimentazioni, filtro
Tantalio/Niobio	Sì	0,1–100 µF	Filtri compatti, circuito a bassa tensione
Ceramici	No	pF–0,1 µF	Alta frequenza, decoupling
Film plastico	No	nF–µF	Audio, precisione, filtri
Mica argentata	No	pF–nF	RF, alta stabilità
Supercap	Sì	mF–F	Backup energia, carica/discarica rapida
Variabili (air/ceram)	No	pF–nF	Sintonizzazione, trimmer

    CONDENSATORI IN SERIE ED IN PARALLELO

Se sei arrivato fin qui, i miei complimenti: mantenere la concentrazione con tante nozioni nuove non è una passeggiata.

Ti chiedo però un ultimo sforzo per un ultimo concetto importante dell'utilizzo pratico dei condensatori.

Come sempre nello spirito di: poco, chiaro e pratico.

Daje! Iniziamo!

Abbiamo detto che il condensatore è un componente elettronico che immagazzina carica elettrica (energia).

Possiamo quindi paragonarlo ad un serbatoio che può contenere una certa quantità di "acqua" o elettricità (cioè carica, che indicheremo con la lettera Q).

Ha due caratteristiche principali:

• Capacità (C): indica quanto può immagazzinare

• Tensione (V): indica a che "altezza" (tensione elettrica) si trova quella carica.

Condensatori in parallelo (come più serbatoi affiancati)

Immagina più serbatoi affiancati e collegati allo stesso tubo.

La tensione (altezza dell'acqua) è la stessa per tutti: i serbatoi si riempiono alla stessa altezza.

Tuttavia, ogni serbatoio riceve una quantità d'acqua (carica Q) proporzionale alla sua capacità (larghezza).

Insieme, possono contenere più acqua, perciò le capacità si sommano.

⚠️ Attenzione: la tensione non si adatta al condensatore più debole! Tutti ricevono la stessa tensione, decisa dalla sorgente. Serve fare attenzione a non superare la tensione massima supportata da ciascuno.

Condensatori in serie (come serbatoi uno dopo l’altro in fila)

Immagina dei serbatoi in fila collegati da tubi stretti: l’acqua passa tutta, e la stessa quantità scorre attraverso ogni serbatoio.

Per contenere quella stessa quantità, i serbatoi più stretti devono alzare di più il livello (cioè avere più tensione).

La tensione totale è la somma delle tensioni su ciascun serbatoio.

Poiché nessun serbatoio riesce a caricarsi completamente, la capacità totale risulta inferiore a quella del più piccolo tra essi.

Ti riepilogo le informazioni più importanti di questo ultimo paragrafo:

Condensatori in Parallelo

→ Serbatoi affiancati, riempiti allo stesso livello (tensione)

Concetto	Spiegazione intuitiva
Tensione (V)	Uguale su tutti i condensatori (stessa altezza dell’acqua)
Carica (Q)	Si divide: ogni condensatore riceve una quantità diversa
Capacità (C)	Le capacità si sommano → più spazio totale per la carica
Analogia	Ogni serbatoio riceve acqua alla stessa altezza, ma se è più largo, ne contiene di più

Condensatori in Serie

→ Serbatoi in fila, collegati uno dopo l’altro

Concetto	Spiegazione intuitiva
Carica (Q)	Uguale su tutti (stessa quantità d’acqua attraversa ogni serbatoio)
Tensione (V)	Si somma tra i condensatori (serve più “dislivello” per riempirli tutti)
Capacità (C)	Si riduce → minore di qualsiasi singolo condensatore nella serie
Analogia	Tutti i serbatoi devono passare la stessa quantità d’acqua, ma i più stretti richiedono più altezza

⚠️ Attenzione:

• In parallelo: assicurati che ogni condensatore sopporti la tensione della sorgente.

• In serie: il condensatore con capacità minore domina → limita la capacità totale.

IN POCHE PAROLE

Uff! Che sudata questi condensatori eh?😜

Lascia sedimentare un po' le nozioni che hai letto fin ora e se qualcosa ti è sfuggito, ecco un "Bignami" di tutti i concetti:

Cos'è: componente elettronico che accumula energia elettrica sotto forma di carica (Q). Si comporta come un serbatoio d'acqua che si riempie e si svuota velocemente.

Due parametri fondamentali:

• Capacità (C): quanto può accumulare → si misura in pF, nF, µF.

• Tensione (V): quanto può “alzarsi” il livello di carica → attenzione a non superare il limite!

  
  

Tipi principali:

• Elettrolitici: alta capacità, economici, per alimentatori (polarizzati).

• Ceramici: piccoli, non polarizzati, ottimi per alta frequenza.

• Film plastico: precisi e stabili, usati in audio e filtri.

• Supercondensatori: capacità enormi, per backup energetico.(+ altri per usi più specifici: tantalio, mica, variabili…)

In pratica servono per:

• Stabilizzare la tensione

• Creare ritardi o temporizzazioni

• Sostenere scariche rapide (es. flash)

• Filtrare frequenze in circuiti AC (es. audio)

Collegamenti utili:

• In parallelo → tensione uguale per tutti, capacità si somma.

• In serie → carica uguale per tutti, capacità totale diminuisce.

Formula rapida:

• Serie: 1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 + …

• Parallelo: Ctot = C1 + C2 + …

Spero di essere stato abbastanza chiaro e semplice, soprattutto in questa spiegazione. L'intento è sempre quello di aiutarti a far chiarezza su concetti che sembrano complicati, ma che alla fin fine si rivelano essere molto semplici e intuitivi, se spiegati nel modo giusto.

Come sempre ci rileggiamo al prossimo articolo!

Daniele