Prima di completare, devo spiegare una cosa O___o
Devo parlare del processo di carica e scarica di un condensatore per una manifestazione che si terrà fra qualche giorno, insieme ad alcuni miei compagni di scuola. Ora... so come funziona (circuito RC, come si carica e scarica ecc.), però ci hanno detto: "E che dite se un visitatore della mostra vi chiede a che cosa serve tutto questo?" *.*
Bella domanda ù_ù e quindi ci hanno suggerito di fare l'esempio del filtro passa-alto (che è una cosa utile, perché ad esempio è usato, se non sbaglio, nelle casse per filtrare i suoni alti dai bassi e quindi per "pulire" le tracce audio), perché in quel filtro viene usato il processo di carica e scarica di un condensatore.
Ok, ma... DOVE? ò___ò O ancora più semplicemente: che diavolo c'è in comune fra la carica e la scarica di un condensatore (circuito RC) e un filtro passa-alto/passa-basso? O.o
Answers & Comments
Verified answer
Il discorso non è semplicissimo da spiegare. Devi tener presente che l'andamento in frequenza di un sistema fisico non è facilmente deducibile da quello temporale.
Il processo di carica e scarica di un condensatore è descritto da una legge matematica esponenziale della variabile temporale. L'andamento in frequenza lo si determina facendo la trasformata di Fourier di tale legge temporale. Una funzione del tempo, dopo essere stata trasformata secondo Fourier diviene funzione della frequenza, in parole molto semplici è come se venisse fatto un cambio di variabili: t ---> f
La funzione matematica della frequenza che descrive l'andamento del filtro ha le caratteristiche filtranti, nel senso che il circuito RC serie che tu descrivi attenua notevolmente qualsiasi ingresso periodico con frequenza superiore ad un certo valore chiamato frequenza di taglio.
Come sono collegati tra loro l'effetto filtrante ed il processo di carica e scarica del condensatore?
Devi tener presente che più è alta la capacità del condensatore e più tempo impiega a scaricarsi. Ora il segnale d'uscita viene prelevato ai capi del condensatore, quindi se il segnale d'ingresso varia troppo rapidamente tra un valore massimo e minimo, accade che nel lasso di tempo in cui passa dal massimo al minimo e poi torna al valore massimo (oscillazione completa) il condensatore si sia scaricato di pochissimo e quindi il segnale prelevato in uscita ai suoi capi può ritenersi costante.
Se invece il segnale d'ingresso varia lentamente, durante un'oscillazione completa il condensatore si scarica di molto, anche completamente, e poi si ricarica, quindi il segnale d'uscita prelevato ai capi del condensatore conservà la variabilità, quindi in uscita ritrovo il segnale variabile ad una certa frequenza se la frequenza non è troppo alta.
Spero di esserti stato d'aiuto e soprattutto di aver spiegato il fenomeno in maniera comprensibile.