¿Se carga un condensador?

Hay algunos conceptos fáciles que no recuerdo exactamente en mi mente. Me temo que he estado estudiando estas cosas durante dos años de mi ingeniería, pero todavía me molestan. El condensador es uno de ellos. Alguien puede explicar?

• ¿Qué hace un condensador? ¿Almacena cargos? Si es así, ¿cómo lo hace?

Lo busqué en Google y Yahoo, pero no encontré nada útil allí (para mí). Así que me alegraría si resolviera mi problema aquí.

PD: Espero que la pregunta no vuelva a estar fuera de tema, como siempre lo hace, y además la gente no sugiere a dónde ir. Es una cosa muy triste.

Si por cargas quiere decir cargas eléctricas , entonces no, un condensador no almacena cargas. Este es un error común, tal vez debido a los múltiples significados de la palabra carga . Cuando una carga entra en un terminal de un condensador, una cantidad igual de carga deja al otro. Entonces, la carga total en el condensador es constante.

Lo que los condensadores almacenan es energía . Específicamente, lo almacenan en un campo eléctrico. Todos los electrones son atraídos por todos los protones. En el equilibrio, hay un número igual de protones y electrones en cada placa del condensador, y no hay energía almacenada ni voltaje a través del condensador.

Pero, si conecta el condensador a algo así como una batería, entonces algunos de los electrones se extraerán de una placa, y se empujará un número igual de electrones a la otra placa. Ahora una placa tiene una carga negativa neta y la otra tiene una carga positiva neta. Esto da como resultado una diferencia en el potencial eléctrico entre las placas y un campo eléctrico cada vez más fuerte a medida que se separan más cargas.

El campo eléctrico ejerce una fuerza sobre las cargas que intenta devolver el condensador al equilibrio, con cargas equilibradas en cada placa. Mientras el condensador permanezca conectado a la batería, esta fuerza se equilibra con la fuerza de la batería, y el desequilibrio permanece.

Si se quita la batería y dejamos el circuito abierto, las cargas no se pueden mover, por lo que el desequilibrio de carga permanece. El campo todavía está aplicando una fuerza a las cargas, pero no pueden moverse, como una pelota en la cima de una colina o un resorte bajo tensión. La energía almacenada en el condensador permanece.

Si los terminales del condensador están conectados con una resistencia, entonces las cargas pueden moverse, por lo que hay una corriente. La energía que se almacenaba en el condensador se convierte en calor en la resistencia, el voltaje disminuye, las cargas se vuelven menos desequilibradas y el campo se debilita.

Lectura adicional: QUEJAS DEL CAPACITOR (1996 William J. Beaty)

En resumen, los condensadores son dos objetos conductores, a menudo placas pequeñas, separadas por algo que aísla, conocido como dieléctrico. Al igual que la acumulación estática que ocurre si frotas un globo en tu brazo y lo pones en tu cabello, se acumulan cargas opuestas en cualquiera de las placas, lo que le permite almacenar energía en forma de carga. Hay otros 2 factores clave que influyen en el comportamiento del condensador y los hacen muy útiles. -Cargan exponencialmente, no linealmente. Digamos que cargo un condensador con un voltaje constante, y mido el voltaje a través del condensador (que corresponde a la carga mantenida dentro de él) cada 5 segundos. No subiría, digamos, 0.1 cada 5 segundos. En cambio, aumenta en un conjunto porcentajede la capacidad total por unidad de tiempo. Este es efectivamente el mismo principio (excepto a la inversa) de la desintegración radiactiva: la "semivida" es un concepto intuitivo, que corresponde al tiempo necesario para que la cantidad se reduzca al 50% de lo que era, pero no para que pierda una cantidad establecida (es decir, no son 50 moléculas por segundo, es 50% por segundo). Se parece a esto:

Como puede ver, se carga rápidamente al principio, pero luego se ralentiza a medida que se acumula la carga.

-El segundo es las consecuencias de esta acumulación de carga. A medida que aumenta el voltaje, la corriente "a través" del condensador cae, aparentemente aumentando la resistencia eléctrica del condensador. Sin embargo, si tuviéramos que invertir la polaridad de la fuente de alimentación de entrada, cambiarla, tiene el efecto de "disminuir" la resistencia: la carga, en lugar de exprimirse en el condensador, puede fluir fácilmente y, de hecho, aumenta de manera efectiva El voltaje efectivo. La principal consecuencia de esto es que el condensador resiste CC, pero permite CA. Más concretamente, cuanto mayor sea la frecuencia de la conmutación de polaridad de voltaje (es decir, CA), menor será el condensador que impedirá el flujo de corriente en el circuito. El condensador puede considerarse como un resorte eléctrico. Lo empujas hacia abajo, simbolizando la corriente que fluye hacia él. Al principio ofrece poca resistencia. Sin embargo, a medida que continúa empujando, el resorte empuja hacia atrás con más fuerza, hasta que ya no puede empujar efectivamente. Esto es equivalente a que el voltaje a través del condensador (nuevamente equivalente a la carga almacenada dentro de él) se acerque al voltaje de entrada, como la fuerza hacia arriba del resorte que se equilibra con su peso. Ahora, ¿qué pasa si empujas en la dirección opuesta? La primavera funcionacon usted en lugar de en su contra, lo que aumenta la fuerza de salida más allá de lo que se podría esperar lograr con los músculos y el peso por sí solos.

Entonces, ¿cómo podemos explotar esto? Hay dos tipos principales de uso de condensadores dependiendo de cómo estén dispuestos en un circuito: "acoplamiento", donde el condensador está en serie, y "desacoplamiento", condensador en paralelo. Ambos hacen uso de estos principios antes mencionados.

El acoplamiento se usa para bloquear CC: esto se encuentra con mayor frecuencia en el procesamiento de señales y las radios. Cuanto más pequeño es el condensador, mayor es la frecuencia que impide (ya que se carga más rápido), por lo que al ajustar la capacitancia, podemos ajustar las frecuencias bloqueadas. Cuando se usa con un inductor (el opuesto diametral de un condensador), cuya propiedad más relevante es el bloqueo de frecuencias ALTAS, podemos restringir las señales a una "banda" de frecuencias particular: un circuito de "paso de banda". Esto es crítico en las radios para transmitir o recibir a la frecuencia deseada.

Los condensadores de acoplamiento también se usan en los circuitos de temporización, ya que los transistores (interruptores electrónicos) se encienden a un voltaje conocido y los condensadores se cargan a una velocidad conocida, solo se pueden usar para encender el transistor en un determinado momento (o frecuencia).

Los condensadores de desacoplamiento se utilizan para el almacenamiento de energía o para la "amortiguación" eléctrica. Nuevamente, ayuda pensarlo en términos de un resorte.

Un resorte en una pistola de perdigones muestra el almacenamiento de energía perfectamente. El resorte se tira hacia atrás, de forma análoga al condensador que se está cargando, luego se libera, lo que le permite descargar su energía en una "carga", mecánicamente hablando, el gránulo (u otra munición), eléctricamente, un componente, por ejemplo, una luz. Los condensadores son ideales para situaciones en las que se necesita mucha energía en un corto período de tiempo, ya que se descargan extremadamente rápido, por ejemplo, un desfibrilador. La batería por sí sola no podría descargar toda la energía requerida tan rápidamente, por lo que el condensador interno la almacena y libera según sea necesario.

Para la amortiguación, es mejor pensar en la analogía del capacitor / resorte como el resorte en la suspensión del automóvil. La suspensión del automóvil protege al automóvil (y a los pasajeros) del daño al absorber parte de la energía del movimiento vertical del automóvil. Si una rueda se empuja hacia arriba muy rápidamente al pasar sobre una piedra grande, el resto del automóvil se ve menos afectado gracias a la suspensión, que absorbe energía y luego la libera lentamente empujando el automóvil hacia arriba. Del mismo modo, un condensador de desacoplamiento puede "suavizar" señales o pulsos eléctricos. Análogamente a la piedra, a veces la naturaleza de la generación eléctrica, o el mal funcionamiento, puede causar "picos" de voltaje. Incluso los picos de voltaje muy cortos pueden causar daños graves a algunos equipos. El condensador de desacoplamiento puede absorber este "choque" y reducir la posibilidad de daños. Adicionalmente,

Espero que ayude. Lo siento si es un poco detallado, pero mi objetivo es ser exhaustivo.