Bottiglie di Leyda - Teoria

Le bottiglie di Leyda sono tra i primi tipi di condensatori inventati. Il loro nome deriva dalla località tedesca dove sono state inventate, Leiden. Il loro principio di funzionamento è assimilabile a quello di un condensatore piano a elettrodi paralleli.

A destra si può vedere un'immagine schematica di un condensatore. Esso è costituito da due elettrodi paralleli (nel disegno giallo e rosso) e un dielettrico in mezzo (verde nel disegno). Quando il condensatore viene connesso a una tensione, i due elettrodi iniziano ad accumulare cariche, in questo caso l'elettrodo giallo accumula cariche positive, quello rosso cariche negative. Le cariche positive presenti a sinistra generano un campo elettrico che attrae le cariche negative verso sinistra, mentre le cariche negative presenti a destra attirano le cariche positive. Più i due elettrodi sono vicini e più le forze che attraggono verso il centro le cariche sono forti; come conseguenza di ciò si ha che il condensatore riesce ad accumulare più carica. Il dielettrico, verde nello schema, ha il compito di impedire che le cariche positive raggiungano l'elettrodo negativo (rosso) e, viceversa, che le cariche negative arrivino all'elettrodo positivo (giallo). Se si verifica ciò, il circuito si chiude e il condensatore si scarica. Quanto più è isolante il dielettrico quanto più il condensatore è capace. Infine più il dielettrico è piccolo e minore è la tensione massima che si può applicare ai capi.

Una bottiglia di Leyda, di cui si vede uno schema a sinistra, utilizza un contenitore, in questo caso una bottiglia, come dielettrico. All'interno della bottiglia si inserisce uno strato di materiale conduttore che costituisce uno degli elettrodi. Quindi il contenitore viene ricoperto all'esterno con altro materiale conduttore, che forma l'altro elettrodo.

Per un corretto funzionamento è necessario che i due elettrodi siano conduttori e che il contenitore sia fatto di un materiale fortemente isolante. Inoltre i risultati migliori si ottengono quando tutto l'elettrodo è perfettamente aderente al contenitore. Questa necessità pone il problema di inserire l'elettrodo interno, operazione complicata e difficile. Spesso si risolve il problema riempiendo il contenitore di una soluzione elettrolita, come acqua e sale. In questo caso si cerca di raggiungele la massima solubilità in modo da avere un'alta conducibilità.

Di seguito riporto le formule più utili quando si lavora con dei condensatori:

C=ε0kr·S/d    (Capacità di un condensatore piano con elettrodi di superficie S a una distanza d e con dielettrico relativo kr)

Qmax=C·V    (Carica massima immagazzinabile in un condensatore di capacità C e a una tensione V)

E= ½C·V2 =½Q·V (Energia immagazzinata in un condensatore di capacità C e a una tensione V)

Bottiglie di Leyda

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Bottiglie di Leyda - Pratica