In una società basata interamente sull’utilizzo di energia elettrica per la propria sopravvivenza è fondamentale lo sviluppo di sistemi in grado di acquisire energia da diverse fonti di produzione e al tempo stesso di componenti che permettono di conservare e rilasciare l’energia raccolta quando è necessario. Questa necessità è diventata vitale soprattutto con lo sviluppo di infrastrutture sempre più connesse tra di loro che ci permettono di vivere la quotidianità come la viviamo oggi. Tra i componenti più importanti della società moderna troviamo i condensatori, ovvero quelle componenti elettroniche passive progettate appositamente per immagazzinare grandi quantità di energia e rilasciarla al momento del bisogno, riducendo la dispersione di energia nell’ambiente e quindi lo spreco.
Tra i condensatori più conosciuti e utilizzati nel mondo troviamo i condensatori elettrolitici, acquistabili su sito di RS. Nei prossimi paragrafi si scopriranno come funzionano e quali sono le differenze con un’altra tipologia di capacitori: i condensatori a dielettrico solido.
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Tutto quello che c’è da sapere sui condensatori
Come si può ben immaginare, i condensatori rappresentano le componenti elettroniche più utilizzate e prodotte per la maggior parte dei dispositivi elettrici ed elettronici disponibili in commercio e utilizzati nella quotidianità. In base all’ambito di applicazione e alla tecnologia utilizzata per costruire i capacitori elettrolitici è possibile scoprire la tipologia di condensatore e le sue caratteristiche in termini di forma e dimensioni. Tra le tipologie più utilizzate di elettrolitici troviamo, ad esempio, il condensatore elettrolitico di alluminio o più comunemente conosciuto come condensatore polarizzato. La struttura di base dei condensatori è molto semplice: si realizza con due materiali conduttori che prendono il nome di “piastre”, posizionate vicino ma separate da un materiale non conduttore comunemente chiamato dielettrico. Quando si applica una tensione al condensatore quest’ultimo si caricherà di energia.
Condensatori elettrolitici
I condensatori elettrolitici sono costituiti da due poli e da uno strato sottile di ossido metallico, che può essere ad esempio l’ossido di alluminio, fondamentale per la sua funzione di isolante. Si distinguono principalmente per la loro efficienza volumetrica, tuttavia, il potere dielettrico di questi condensatori non permette loro di sopportare alte tensioni. I capacitori elettrolitici sono condensatori polarizzati in corrente continua, ovvero necessitano di una tensione applicata in entrambi i terminali (positivi e negativi) per poter immagazzinare correttamente l’energia: se si connette il condensatore a un generatore di tensione continua, una piastra attira gli elettroni e l’altra li cattura dal polo negativo per conservarli. Un condensatore elettrolitico in alluminio è composto da quattro strati: un catodo in lamina di alluminio, un separatore di carta impregnato di elettrolita, un anodo di alluminio trattato che forma un sottile strato di ossido di alluminio e un altro separatore di carta. Il tutto è arrotolato in un contenitore metallico sigillato.
Tra i più comuni capacitori elettrolitici, oltre ai condensatori in alluminio, troviamo:
- Condensatori al tantalio;
- Capacitori in alluminio polimerico;
- Condensatori all'ossido di niobio.
Condensatori a dielettrico solido
Tra i condensatori più utilizzati nel settore elettronico non mancano i capacitori con dielettrico solido e ad aria. Fanno parte dei condensatori a dielettrico solido:
- Condensatore in ceramica;
- Capacitore con film plastico;
- Condensatore in carta;
- Capacitore con mica.
Rispetto ai condensatori elettrolitici, quelli a dielettrico solido sono caratterizzati da un isolante solido presente tra le due piastre, ovvero il dielettrico può essere composto da materiali duri e resistenti come:
- La carta, che generalmente viene impregnata di olio;
- Fogli di alluminio avvolti in due strati di carta e cera, tendenzialmente utilizzati per realizzare condensatori di piccole dimensioni che possono arrivare a una tensione massima di poche centinaia di volt;
- La ceramica, caratterizzata dalla bassa perdita di energia e dalle sue dimensioni abbastanza ridotte, che permettono di realizzare condensatori diversi in base al tipo di ceramica utilizzato, alla sua forma e dimensione;
- Il poliestere, spesso utilizzato come materiale dielettrico per i condensatori impegnati come componenti per motori monofase. Tuttavia, rispetto ai capacitori elettrolitici ha una bassa stabilità di temperatura;
- Il polistirene, un materiale estremamente utilizzato per i condensatori stabiliti adatti alla gestione dei segnali;
- La mica, una tipologia di materiale poco utilizzata per il costo molto elevato rispetto ai materiali citati fino ad ora. Garantisce ai condensatori una maggiore rapidità di rilascio di energia e anche una maggiore stabilità.
La maggior parte dei condensatori a dielettrico solido possono essere impegnati nei circuiti ad alta frequenza perché sono in grado di sopportare tensioni molto alte.