Un condensatore reale pari a un componente

1 · Prevedi

L'esperimento rc-charging usa un condensatore idealizzato da 0.01 F. Costruirne uno reale a piastre con quella capacità richiederebbe un vuoto d'aria impossibile — a meno di impilare molti strati sottili dielettrici. Più strati aumentano o diminuiscono la capacità?

• Diminuiscono.
• Aumentano: come impilare più condensatori in parallelo.
• Contano solo il materiale dielettrico.

2 · Configurazione

1. Apri il preset plate-same-c-in-circuit e premi Reset. Questo condensatore usa un dielettrico ad alto k (εr = 1000) per realizzare fisicamente gli stessi 0.01 F dell'esperimento rc-charging.
2. Attiva la lettura di capacità.
3. Per ogni prova, col numero di strati dato (area, separazione ed εr fissi ai valori reali) calcola la capacità.

3 · Raccogli dati

Traccia C contro N per le tre prove. Retta per l'origine?

4 · Analizza

1. Per una prova, calcola C = ε₀εrAN/d usando ε₀ = 8.854×10⁻¹² F/m; εr = 1000; A = 0.01 m²; d ≈ 8.854 µm (la separazione fissa di questo esperimento). Confronta con la tabella. Verifica che N = 1000 riproduca esattamente i 0.01 F del circuito collegato.
2. Spiega perché intercalare più strati (come nei ceramici multistrato reali) moltiplica la capacità efficace, come il parallelo.

5 · Estendi

1. I condensatori reali da 0.01 F («10 000 µF») esistono compatti grazie proprio a questo trucco: strati sottilissimi arrotolati o impilati di dielettrico ad alta permittività tra aree effacissime. Spiega perché un progetto a strato unico sotto vuoto non riuscirebbe mai in un pacchetto piccolo.
2. La tensione di questo condensatore combacia con la fem dell'esperimento rc-charging. Perché, insegnando i condensatori, è utile mostrare la stessa capacità numerica costruita in due modi — simbolo idealizzato e dispositivo multistrato fisico?

La fisica dietro questo esperimento

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