La capacità elettrica misura quanta carica elettrica un sistema riesce ad accumulare per una data differenza di potenziale. È la grandezza fondamentale dei condensatori e si indica con C.
Per un condensatore ideale:
dove Q è la carica su una armatura e V è la tensione tra le armature. L’unità SI è il farad:
Una capacità elevata significa che il componente può accumulare molta carica con una piccola variazione di tensione.
Dipendenza geometrica
Per un condensatore piano ideale con armature di area A, distanza d e mezzo di permittività \varepsilon:
La capacità aumenta con l’area, diminuisce con la distanza e cresce se si introduce un dielettrico con permittività elettrica maggiore.
Questa formula è utile come modello base, ma i componenti reali possono usare geometrie avvolte, multistrato, elettrolitiche o ceramiche, pensate per aumentare area effettiva e ridurre spessore dielettrico senza superare i limiti di isolamento.
Energia
Un condensatore di capacità C caricato alla tensione V immagazzina energia:
La stessa energia può essere scritta in funzione della carica:
La crescita quadratica con la tensione spiega perché la tensione nominale è un vincolo di progetto: raddoppiare la tensione quadruplica l’energia immagazzinata.
Capacità equivalente
Per condensatori in parallelo, le capacità si sommano:
Per condensatori in serie, si sommano gli inversi:
In parallelo aumenta la carica totale accumulabile alla stessa tensione; in serie aumenta la tensione sostenibile, ma la capacità equivalente diminuisce.
Errori comuni
Il primo errore è confondere capacità e carica. La capacità è una proprietà del sistema; la carica dipende dalla tensione applicata.
Il secondo errore è pensare che una capacità maggiore sia sempre migliore. Capacità elevate possono implicare dimensioni maggiori, perdite, correnti di spunto, risposta lenta o limiti di frequenza.
Il terzo errore è ignorare tensione nominale, tolleranza, temperatura e perdite dielettriche nei condensatori reali. La capacità indicata sul componente è un valore nominale, non sempre identico al valore operativo.
Vedi anche: Condensatore, Farad, Dielettrico, Permittività elettrica, Transitorio RC.