Come Misurare la Capacità Elettrica

La capacitanza è una grandezza fisica scalare che misura la capacità di un oggetto di immagazzinare una carica elettrica, come avviene per esempio per i condensatori, elementi fondamentali dei circuiti elettrici ed elettronici. L'unità di misura della capacitanza o capacità elettrica è il farad (F). Una capacitanza di 1 farad è pari a quella di un condensatore che, caricato con una carica elettrica di 1 coulomb (C), presenta una differenza di potenziale fra le sue armature pari a 1 volt (V). Nella pratica reale, il farad rappresenta una capacità elettrica molto elevata, quindi normalmente si usano dei sottomultipli, come il microfarad, cioè 1 milionesimo di farad, o il nanofarad, cioè 1 miliardesimo di farad. Mentre per misurare la capacitanza con precisione occorre utilizzare strumenti molto costosi, è comunque possibile ottenere una stima approssimativa di tale informazioni usando un comune multimetro digitale.

Metodo 1

Metodo 1 di 2:

Togliere l'Alimentazione al Dispositivo

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Scegli lo strumento con cui effettuare la misurazione. Spesso anche i multimetri digitali economici sono dotati della funzionalità (indicata con il simbolo "–|(–") per misurare la capacità elettrica di un condensatore. In genere, gli strumenti di questo tipo sono sufficientemente precisi per permettere di rilevare guasti o malfunzionamenti nei circuiti elettrici ed elettronici, ma normalmente non sono abbastanza accurati per effettuare una misurazione precisa della capacitanza. I multimetri digitali di questa tipologia risultano abbastanza accurati nella misurazione della capacità elettrica della maggior parte dei condensatori a film, dato che questi ultimi si comportano in maniera molto simile ai condensatori ideali, che vengono usati dal multimetro stesso come modello matematico per effettuare i calcoli relativi alla misurazione.^{[1]
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Fonte di ricerca} Se nel tuo caso specifico la precisione e l'accuratezza sono aspetti estremamente importanti, valuta di utilizzare un misuratore LCR. Gli strumenti di questo tipo hanno un costo che può raggiungere diverse migliaia di euro, ma offrono molteplici metodi accurati e precisi per misurare la capacitanza di un condensatore.
- Questo articolo è incentrato sull'utilizzo dei comuni multimetri digitali. I misuratori LCR sono dotati di relativo manuale di istruzioni specifico per ogni singolo dispositivo.
- I misuratori ESR (dall'inglese "Equivalent Series Resistance") possono effettuare misurazioni sui condensatori mentre sono installati nei circuiti, ma non sono in grado di misurarne direttamente la capacitanza.
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Togli l'alimentazione elettrica al circuito o al dispositivo su cui devi effettuare le misurazioni. Per verificare questa condizione, configura il multimetro per misurare la tensione. Posiziona le due sonde del multimetro sul polo negativo e positivo della sezione del circuito che gestisce l'alimentazione. Se l'alimentazione elettrica è stata spenta correttamente, la tensione misurata dovrebbe essere pari a 0 volt.
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Scarica la carica residua del condensatore con estrema attenzione. Un condensatore è in grado di conservare la sua carica elettrica anche per diversi minuti dopo che è stato disconnesso dall'alimentazione elettrica, e in alcuni (rari) casi anche per più tempo. Per scaricare un condensatore in sicurezza, collega ai suoi terminali un resistore. Assicurati però che il componente elettrico scelto come resistore offra una resistenza elettrica adatta allo scopo:^{[2]
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- Nel caso di condensatori piccoli, è bene usare resistori con una resistenza di almeno 2.000 Ω e una potenza di 5 watt.
- I condensatori più grandi, come quelli che si possono trovare all'interno degli alimentatori degli elettrodomestici, dei circuiti che pilotano il flash delle macchine fotografiche o nei motori elettrici di grandi dimensioni, sono in grado di immagazzinare una carica elettrica molto pericolosa o addirittura letale per gli esseri umani. In questo caso è consigliata la supervisione di personale esperto e l'utilizzo di un resistore con una resistenza elettrica di almeno 20.000 Ω e di una potenza di 5 watt, da collegare tramite l'uso di un cavo elettrico della sezione di 12 mm² in grado di sopportare una tensione di 600 volt.
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Scollega il condensatore in esame. Effettuare le misurazioni mentre il componente è ancora installato nel circuito di cui fa parte può dare origine a risultati non accurati o può potenzialmente danneggiare gli altri componenti. Rimuovi il condensatore dal circuito con molta attenzione. Se necessario, ricorri all'utilizzo di un saldatore per dissaldare i terminali del condensatore dal circuito a cui è collegato.

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Metodo 2

Metodo 2 di 2:

Effettuare la Misurazione

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Imposta il multimetro in modo che possa misurare la capacitanza. La maggior parte dei multimetri digitali utilizza un simbolo simile al seguente –|(– per indicare la capacitanza; sposta il selettore del dispositivo sul simbolo indicato. In alcuni casi una specifica posizione del selettore del multimetro può fare riferimento a più modalità di funzionamento; utilizza l'apposito pulsante per passare ciclicamente da una funzione all'altra finché sullo schermo non appare il simbolo relativo alla capacitanza.^{[3]
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Fonte di ricerca}
- Se lo strumento che stai usando è dotato di più scale di misura per la capacitanza, scegli quella che meglio si adatta al valore che ti aspetti di rilevare (per avere una stima approssimativa di questo dato, leggi il codice riportato sulla struttura esterna del condensatore). Al contrario, se hai a disposizione una sola impostazione del multimetro per misurare la capacitanza, significa che il dispositivo rileverà e configurerà automaticamente il fondo scala più adatto alla situazione.
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Se presente, attiva la modalità "REL" (modalità Relativa). Se il multimetro in uso è dotato del pulsante "REL", premilo mentre le sonde di misurazione sono separate fra loro e non sono collegate al condensatore. Lo strumento verrà "tarato" in modo che la capacitanza stessa delle sonde di misurazione del multimetro non possa interferire con quella del condensatore in esame.^{[4]
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- Questo passaggio è necessario solo nel caso di condensatori di piccole dimensioni.
- Su alcuni modelli di multimetri, questa modalità di funzionamento disabilita la selezione automatica della portata.^{[5]
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  Fonte di ricerca}
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Collega le sonde del multimetro ai terminali del condensatore. Nota che i condensatori elettrolitici (che nella maggior parte dei casi hanno una forma cilindrica) sono polarizzati. In tal caso dovrai identificare il terminale positivo e quello negativo prima di poter collegare le sonde del multimetro. Questa informazione avrà poca rilevanza ai fini della misurazione della capacitanza, ma è di cruciale importanza per inserire correttamente il componente all'interno di un circuito elettrico o elettronico.^{[6]
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Fonte di ricerca} Osserva il condensatore alla ricerca di uno dei seguenti indicatori:^{[7]
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- Un + o un – posto accanto ai terminali di collegamento.
- Se un terminale è più lungo dell'altro, significa che il primo è il polo positivo.
- Una piccola striscia colorata posta accanto a un terminale non è un indicatore affidabile della polarità dato che, in base alla tipologia del condensatore, vengono adottati standard differenti.
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Attendi che venga visualizzato il valore della misurazione. Il multimetro invierà una corrente elettrica al condensatore per caricarlo, quindi misurerà la tensione (cioè la differenza di potenziale) presente fra i due terminali e userà queste informazioni per calcolare matematicamente la capacitanza. L'esecuzione di questa procedura può richiedere diversi secondi e, mentre la misurazione è in corso, i pulsanti e lo schermo del multimetro potrebbero presentare tempi di risposta più lunghi del normale.^{[8]
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Fonte di ricerca}
- Se sullo schermo dello strumento appare il simbolo "OL" o la dicitura "overload", significa che la capacità del condensatore in esame è troppo grande per essere misurata con il multimetro attuale. Se è possibile, imposta manualmente una portata o un fondo scala maggiori. Questo può anche essere il risultato del fatto che il condensatore è in cortocircuito.
- Se il multimetro è in grado di impostare automaticamente il fondo scala, partirà utilizzando quello più piccolo per poi incrementarlo in caso di un suo raggiungimento. Prima che venga mostrato il valore finale della misurazione, il simbolo "OL" potrebbe apparire più volte sullo schermo.
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Consigli

Anche gli essere umani si comportano elettricamente come dei condensatori. Ogni volta che strofini i piedi su un tappeto, entri in contatto con il sedile di un'autovettura o ti pettini i capelli, stai caricando il tuo corpo con elettricità statica. La capacitanza totale del tuo corpo dipende dalle sue dimensioni, dalla postura e dalla vicinanza ad altri conduttori elettrici.
La maggior parte dei condensatori è dotata di un codice identificativo che ne dichiara la capacitanza. Compara questa informazione con il valore che hai misurato tramite il multimetro per scoprire se ha raggiunto la carica massima.
I multimetri analogici (che presentano un indicatore dotato di ago mobile anziché di un display a cristalli liquidi) non sono alimentati attivamente, quindi non possono inviare una corrente al condensatore per testarne il funzionamento. Puoi usare un multimetro analogico per scoprire se un condensatore è rotto, ma non per misurarne con precisione la capacitanza.
Alcuni multimetri sono dotati di cavi speciali da usare esclusivamente per controllare i condensatori.

Avvertenze

Non toccare o provare ad alimentare un condensatore che presenta perdite visibili di liquido o delle deformazioni del contenitore esterno. Potrebbero generare scintille molto pericolose o addirittura esplodere.