Caricamento condensatore con generatore

[nico97it]

Salve a tutti, ho un dubbio riguardo al caricamento di un condensatore collegato ad un generatore. Vi allego una foto che schematizza la situazione.



Questo argomento è stato trattato l'ultima volta a lezione ma non ci ho capito molto. Innanzitutto "le linee corte e linee lunghe" ,che schematizzano il generatore, cosa rappresentano?

Vi propongo alcune delle cose dette a lezione che non capisco (metto direttamente il testo di quello che il professore ha detto in quanto riascolto le registrazioni).

"Partiamo da un condensatore isolato e immaginiamo di collegarlo alla batteria della macchina per un tempo che serve per accumulare sull'armatura positiva cariche positive, sull'armatura negativa cariche negative."

Condensatore isolato cosa significa? Non riesco a capire se si tratta di un condensatore che già prima di essere collegato con il generatore aveva le armature cariche positivamente e negativamente (e quindi un campo elettrico tra le armature diverso da 0) oppure si tratta semplicemente di due armature neutre e quindi un condensatore "spento" senza campo elettrico.

"Nel momento in cui la differenza di potenziale, per esempio 12V, ai capi del condensatore è uguale alla differenza di potenziale ai capi del generatore, ho raggiunto l'equilibrio elettrostatico quindi non avrò più flusso di cariche dal generatore verso il condensatore. Il generatore è il mio ascensore di cariche che porta cariche ad un certo livello, quando ho riempito il mio bacino ad una quota di 12V non fluiscono più cariche verso il mio condensatore.
Prendo il condensatore e lo stacco dal generatore, quindi ai capi di questo condensatore isolato abbiamo una certa differenza di potenziale e abbiamo accumulato una certa carica Q sull'armatura positiva e una carica -Q sull'armatura negativa. Abbiamo spostato cariche da un'armatura all'altra, le abbiamo portate ad un potenziale più alto."

Non ho capito niente. Non riesco nemmeno a capire come funziona il generatore. Da dove partono le cariche del generatore? Verso quale armatura vanno? Cosa vuol dire applicare una differenza di potenziale?
La differenza di potenziale, in parole povere, non è un numero che mi dice il lavoro che il campo compie per spostare una carica da un punto A ad un punto B? Quindi che cosa vuol dire/che senso ha dire "avere una differenza di potenziale ai capi del condensatore"? Proprio fisicamente, concettualmente.

"Abbiamo spostato cariche da un'armatura all'altra, le abbiamo portate ad un potenziale più alto". In che senso "portate ad un potenziale più alto"?

Spero che qualcuno possa darmi una mano e spiegarmi bene come funzionano queste cose perché non ci ho veramente capito niente. Nonostante segua le lezioni e volta per volta studi cercando di capire, questa lezione mi è sembrata arabo. Vi ringrazio in anticipo per la disponibilità.

[mgrau]

Innanzitutto "le linee corte e linee lunghe" ,che schematizzano il generatore, cosa rappresentano?
Le linee lunghe sono il polo positivo della pila (o generatore qualsiasi), le corte il polo negativo

"Partiamo da un condensatore isolato e immaginiamo di collegarlo alla batteria della macchina per un tempo che serve per accumulare sull'armatura positiva cariche positive, sull'armatura negativa cariche negative."

Condensatore isolato cosa significa? Non riesco a capire se si tratta di un condensatore che già prima di essere collegato con il generatore aveva le armature cariche positivamente e negativamente (e quindi un campo elettrico tra le armature diverso da 0) oppure si tratta semplicemente di due armature neutre e quindi un condensatore "spento" senza campo elettrico. La seconda che hai detto (potrebbe essere anche già carico, ma non qui)

"Nel momento in cui la differenza di potenziale, per esempio 12V, ai capi del condensatore è uguale alla differenza di potenziale ai capi del generatore, ho raggiunto l'equilibrio elettrostatico quindi non avrò più flusso di cariche dal generatore verso il condensatore. Il generatore è il mio ascensore di cariche che porta cariche ad un certo livello, quando ho riempito il mio bacino ad una quota di 12V non fluiscono più cariche verso il mio condensatore.
Prendo il condensatore e lo stacco dal generatore, quindi ai capi di questo condensatore isolato abbiamo una certa differenza di potenziale e abbiamo accumulato una certa carica Q sull'armatura positiva e una carica -Q sull'armatura negativa. Abbiamo spostato cariche da un'armatura all'altra, le abbiamo portate ad un potenziale più alto."

Non ho capito niente. Non riesco nemmeno a capire come funziona il generatore. Da dove partono le cariche del generatore? Verso quale armatura vanno? Cosa vuol dire applicare una differenza di potenziale?
Un generatore è come una pompa, che manda le cariche in senso opposto a quello dove le manderebbe il campo elettrico. In un circuito chiuso non partono da nessuna parte, circolano e basta. Qui invece vengono prelevate da una armatura e spinte sull'altra
La differenza di potenziale, in parole povere, non è un numero che mi dice il lavoro che il campo compie per spostare una carica da un punto A ad un punto B? Quindi che cosa vuol dire/che senso ha dire "avere una differenza di potenziale ai capi del condensatore"? Proprio fisicamente, concettualmente.
C'è un comodo paragone idraulico. Il generatore è una pompa, il condensatore sono due recipienti uniti da un tubo sul quale sta la pompa. Se accendi la pompa, questa prende acqua da una parte e la manda dall'altra, così i livelli diventano diversi. La differenza di livello rappresenta la differenza di potenziale. La quantità d'acqua spostata rispetto all'equilibrio è la carica. Il rapporto fra la quantità d'acqua spostata e il dislivello (ossia la sezione del recipiente) rappresenta la capacità. L'acqua circola fino a che la pompa ce la fa: quando il dislivello è il massimo che la pompa può fornire, tutto resta fermo così.
A questo punto si può chiudere il rubinetto che collega i due serbatoi e spegnere la pompa, il che equivale a staccare il generatore.
La ddp ai capi del condensatore carico significa quello che hai detto: se sposti delle cariche dal potenziale più alto al più basso (basta collegare i due capi, ci vanno da sole) ricavi un lavoro (in Joule) uguale al numero di Volt della ddp per la carica spostata

"Abbiamo spostato cariche da un'armatura all'altra, le abbiamo portate ad un potenziale più alto". In che senso "portate ad un potenziale più alto"? Come detto sopra

[nico97it]

Ciao, ti ringrazio per aver risposto subito. Scusami in anticipo se ti faccio delle altre domande che possono sembrarti banali.
Quindi un condensatore isolato potrebbe essere scarico con le armature neutre oppure carico ed avere già le armature caricate con carica +Q e -Q tra le quali sussiste una d.d.p, ho capito bene?

Una cosa che non mi è chiara è cosa significa la d.d.p del generatore e come si comportano i poli negativi e positivi del generatore quando si collega in un caso un condensatore scarico con armature neutre e quindi suppongo con una d.d.p =0 e quando si collega un condensatore carico con armature cariche positivamente e negativamente con carica +Q e -Q e quindi avente una d.d.p diversa da zero.
Hai detto che in un circuito chiuso le cariche circolano (non partono) e che il generatore spinge le cariche in direzione opposta al campo elettrico. Ora presumo che questo campo elettrico sia quello interno del condensatore. Quello che non capisco è cosa succede a livello di cariche elettriche quando collego un condensatore, sia scarico che già carico con una d.d.p, ad un generatore avente una d.d.p, magari uguale magari diversa da quella del condensatore.
Inoltre quando hai usato usato il paragone con le bacinelle d'acqua e la pompa che sposta acqua da una bacinella all'altra. La mia domanda è: un condensatore isolato già carico non ha le armature con la stessa carica? E quindi le due bacinelle non sono allo stesso livello?

[axpgn]

Scusate l'intrusione ma c'è qualcosa che non mi torna (in generale): siete arrivati a parlare di condensatori e non sai "bene" cosa faccia un generatore? Mah ...

[nico97it]

Più di sapere che genera elettroni che vanno dal polo negativo a positivo mediante l'ossidoriduzione non so altro. Non so cosa succede quando si inserisce il condensatore, non so come dirlo. A lezione, come si può notare, è stato molto sbrigativo. Poi se sono io ignorante me ne farò una ragione.

[axpgn]

Non è questione di essere ignorante o meno ma la stranezza di trattare determinati argomenti senza averne trattati altri (o averli trattati poco) più basilari.
È ovvio che poi sia difficile comprendere pur con tutta la più buona volontà del mondo ...
Che corso stai facendo?

[nico97it]

Sto seguendo il corso di Fisica 2. Chimica l'ho seguita e data due anni fa e oltre alla spiegazione del funzionamento della cella elettrochimica non è andato oltre.

[axpgn]

Che libro di riferimento hai per Fisica2?

[nico97it]

"Fondamenti di fisica vol 2" Halliday anche se fino ad ora ho seguito gli appunti.

[mgrau]

Quindi un condensatore isolato potrebbe essere scarico con le armature neutre oppure carico ed avere già le armature caricate con carica +Q e -Q tra le quali sussiste una d.d.p, ho capito bene?
Sì
Una cosa che non mi è chiara è cosa significa la d.d.p del generatore e come si comportano i poli negativi e positivi del generatore quando si collega in un caso un condensatore scarico con armature neutre e quindi suppongo con una d.d.p =0 e quando si collega un condensatore carico con armature cariche positivamente e negativamente con carica +Q e -Q e quindi avente una d.d.p diversa da zero.
Un generatore (almeno se non circola corrente, altrimenti qualcosa cambia) mantiene fissa la ddp fra i suoi poli. Se gli attacchi un condensatore scarico, questo si carica a quella ddp; se è già carico, si adegua: se la sua ddp è maggiore di quella del generatore si scarica un po', altrimenti finisce di caricarsi. Comunque, alla fine le ddp è quella del generatore
Hai detto che in un circuito chiuso le cariche circolano (non partono) e che il generatore spinge le cariche in direzione opposta al campo elettrico. Ora presumo che questo campo elettrico sia quello interno del condensatore. Quello che non capisco è cosa succede a livello di cariche elettriche quando collego un condensatore, sia scarico che già carico con una d.d.p, ad un generatore avente una d.d.p, magari uguale magari diversa da quella del condensatore.
Come sopra: se hai una pompa che mantiene un dislivello di 1m, e la metti fra due serbatoi con un dislivello uguale, non succede niente; altrimenti si sposta dell'acqua fino a raggiungere il dislivello di 1m
Inoltre quando hai usato usato il paragone con le bacinelle d'acqua e la pompa che sposta acqua da una bacinella all'altra. La mia domanda è: un condensatore isolato già carico non ha le armature con la stessa carica? E quindi le due bacinelle non sono allo stesso livello?
No, la carica ha due segni, che corrispondono ad un livello rispetto all'equilibrio maggiore(da un lato) e minore (dall'altro). Non è la quantità d'acqua che corrisponde alla carica, ma la differenza rispetto all'equilibrio

@axpgn In effetti credo sia normale parlare di condensatori (in elettrostatica) prima che di generatori (quando si tratta la corrente). Naturalmente, se i condensatori vengono attaccati ai generatori, che non si sa cosa sono, c'è qualche problema...