Cómo descargar un capacitor a través de un LED al quitar la energía

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Estoy tratando de aprender sobre los capacitores (carga / descarga), así que construí un circuito muy simple donde tengo un LED, una resistencia de 220 ohmios y un condensador de 4700uf en serie. La fuente de alimentación es de 5V. La idea es simplemente examinar el comportamiento de carga / descarga del condensador. El circuito no tiene ningún uso práctico.

Cuando conecto la fuente de alimentación, el LED se ilumina y luego se apaga completamente cuando el condensador está completamente cargado (como se esperaba).

Estaba mirando un artículo de Cómo funcionan los condensadores donde se indicó que al reemplazar la fuente de alimentación (en su caso batería) con un cable, el condensador se descargaría a través de la bombilla.

Si quiero descargar el condensador a través del LED, no solo necesito quitar la fuente de alimentación y reemplazarlo con un cable, sino que también debo invertir la polaridad del LED.

Ahora esto tiene sentido si nos fijamos en la polaridad del LED y el condensador. Tan pronto como agregué una fuente de alimentación, nuevamente necesito cambiar el LED.

Es esto solo por la naturaleza del LED (es un diodo y solo permite que la corriente pase en una dirección). ¿Una bombilla de CC no tiene este problema ya que no tiene polaridad y se puede conectar de cualquier manera? ¿O es que mi circuito / pensamientos sobre esto están completamente equivocados?

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta ddewaele

3 respuestas

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Ese artículo es una mierda, y probablemente deberías olvidar que alguna vez lo viste. Además del hecho de que está totalmente equivocado, como ha descubierto, está lleno de verdades a medias que cultivan una comprensión incorrecta de cómo funcionan realmente los fenómenos eléctricos.

  

La placa en el condensador que se conecta al terminal negativo de la batería acepta los electrones que produce la batería.

incorrecto . Las baterías no producen electrones. De hecho, nada en su circuito produce electrones. En la medida en que los físicos han podido demostrar, el cargo nunca se crea ni se destruye . Un físico puede decirle cómo hacer un electrón al ensamblar más partículas fundamentales, pero a menos que su circuito incluya un acelerador de partículas u opere dentro de una estrella, no habrá ninguna creación o destrucción de electrones relevantes en su circuito. Baterias bomba electrones. No los producen .

En los primeros párrafos, ese artículo usa la palabra carga en varios sentidos. Un ingeniero experimentado puede distinguir los sentidos por contexto, pero es más probable que el principiante los confunda. Vaya a leer a Bill Beaty para inmunizarse contra esta idea falsa.

  

La bombilla se atenuará progresivamente y finalmente se apagará una vez que el condensador alcance su capacidad.

No es exactamente cierto. La bombilla se apagará una vez que el voltaje a través del capacitor sea igual al voltaje de la batería. Cuando esto sucede, no puede haber voltaje a través de la bombilla, y por lo tanto no hay corriente, por lo tanto no hay luz. No sé qué quieren decir con capacidad en este sentido, pero me parece que lo están expresando de esta manera para evitar explicar cómo funcionan realmente los condensadores. Puede definir la "capacidad" de un capacitor de muchas maneras, pero no lo han definido en absoluto. Este tipo de pensamiento a medias no lo ayudará a comprender una vez que descubra que la explicación está incompleta.

  

El potencial de almacenamiento de un capacitor, o capacitancia, se mide en unidades llamadas faradios.

Si toma "capacidad" y "potencial de almacenamiento" como sinónimos, como cualquier persona lo haría de forma natural, esto es incorrecto y contradictorio . Si esto fuera cierto, entonces podríamos volver a escribir la declaración anterior como

  

La bombilla se atenuará progresivamente y finalmente se apagará una vez que el condensador alcance su capacitance

... que es totalmente falso. Los condensadores normales no cambian la capacitancia en condiciones normales de operación. Nuevamente, el problema aquí es que no han definido completamente los conceptos subyacentes. Si la capacitancia es el potencial de almacenamiento de un capacitor, entonces ¿qué está almacenando? .

  

Un condensador de 1 faradio puede almacenar un coulomb (coo-lomb) de carga a 1 voltio.

Aquí, intentan definir las cosas que el capacitor está almacenando, pero apenas tiene sentido . El problema es que si usa palabras como "capacidad", esto implica que hay algún tipo de "lleno" o "en capacidad". Pero, no hay concepto para un condensador ideal. Si presiona 1C de carga a través de un capacitor 1F, el capacitor tendrá un voltaje de 1V. Para 2C, obtienes 2V, y 1000C obtienes 1000V. También puede empujar 1000C a través de un capacitor de 0.5F, pero luego estará a 2000V. Un capacitor ideal nunca está lleno, y puede empujar la carga a través de él para siempre y nunca estará "lleno". Eso no es una capacidad , es la relación de carga a voltaje , que es evidente en la definición de farad (un farad es un coulomb por voltio):

$$ F = \ frac {C} {V} $$

Los condensadores reales, por cierto, tienen un voltaje máximo, que si se excede dañará o destruirá el condensador. Entonces, en este sentido, un capacitor puede estar "lleno" y puede tener una "capacidad". Pero no es así como este artículo usa la palabra.

Probablemente podría escribir un artículo completo sobre los problemas con ese artículo, pero espero que tengas la idea. Limpie su memoria de lo que ha dicho ese artículo y busque una explicación más sólida.

    
respondido por el Phil Frost
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¿Es esto solo debido a la naturaleza del LED (es un diodo y   solo permitiendo que la corriente pase en una dirección).

Usted es absolutamente correcto. Para este circuito:

  • Cuando el condensador se está cargando (absorbiendo energía del circuito), la corriente es "baja" a través del condensador.
  • Cuando el capacitor se está descargando (suministrando energía al circuito), la corriente está "arriba" a través del condensador

Dado que el LED solo permite la corriente en una dirección, puede colocar dos LED, orientados de forma opuesta, en paralelo. Luego, un LED se iluminará cuando el capacitor se esté cargando y el otro LED se iluminará cuando el capacitor se esté descargando. Podría usar un interruptor de tiro doble, como en la respuesta de Andy, para aplicar el voltaje de la fuente o el voltaje cero a su circuito.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Alfred Centauri
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O, podría usar un puente rectificador y un interruptor SPDT: -

Esta vez, cada vez que pones el interruptor, recibes una descarga de luz del LED. Otro circuito inútil del laboratorio de muppets PERO es muy divertido.

El interruptor le ahorra tener que desconectar la batería y colocar un cortocircuito en su lugar, y el puente de diodo siempre se asegura de que haya una ruta de corriente hacia el interior del capacitor durante la carga o descarga.

    
respondido por el Andy aka

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