Bueno, he estado persiguiendo esto en mi cabeza durante meses. He construido un par de prototipos, como un ejercicio para comprender los campos involucrados. Finalmente tengo una respuesta que puedo creer.
Digamos que tienes el concepto original, un capacitor dentro de un capacitor. Compare esto con esto:
Yo diría que este circuito es idéntico a nuestro arreglo de cuatro placas. Cada una de las placas internas de nuestra pila de cuatro placas sigue siendo un conductor con una gran área de superficie y una gran capacidad para las placas en cada lado. Los hemos dibujado como dos placas separadas sin impedancia entre ellas, pero eso no cambia nada eléctricamente. Ahora el circuito parece más familiar. En realidad son solo tres condensadores. Y el que está en la secundaria realmente no agrega nada, simplemente crea un divisor de voltaje. Lo conseguirás cuando adjuntes una carga de todos modos.
Esto tiene algunas propiedades muy similares a un transformador. DC no puede pasar de primaria a secundaria, pero AC puede. Esto hace que el sistema quede aislado galvánicamente. Sin embargo, esto no necesariamente lo hace aislado por motivos prácticos. Si coloca AC entre el primario y el secundario de un transformador ideal, no sucede nada. Si coloca CA entre el primario y el secundario de este circuito, obtendrá mucha corriente. Por lo tanto, esto fallaría en una prueba AC hi-pot, y el ruido en modo común en un lado se transferiría felizmente al otro.
Si esos no son problemas para una aplicación, esto puede tener algunas ventajas sobre un transformador magnético. Por un lado, puede transferir más potencia a frecuencias más altas, algo así como la inversa de un transformador. (Dependiendo del transformador, por supuesto). No hay aspectos negativos de los materiales centrales y las geometrías con los que tratar. Sospecho que es más eficiente que un transformador, aunque no tengo datos para demostrarlo. En lugar de corrientes de Foucault, pérdidas por histéresis y pérdidas por devanado, todo lo que tenemos es la pérdida de ESR en los condensadores, que espero sea mucho menor. ¡Y es seguro para DC! Si pones DC en un transformador, el núcleo se satura y probablemente rompas algo. Ponga DC en esto, y no pasa absolutamente nada.
Ahora, ¿por qué no podemos avanzar, si es realmente el doble de un transformador? Porque los campos eléctricos y los campos magnéticos tienen algunas asimetrías fundamentales. Un campo eléctrico comienza con una carga positiva y termina con una carga negativa. No se puede exponer un conductor al campo eléctrico de otro conductor; el campo eléctrico de un condensador involucra de manera definitiva dos conductores, y si intenta introducir un tercero, simplemente mueve algunos de los puntos de terminación. (Versión animada, no soy un físico.) Pero un campo magnético siempre termina donde comienza, por lo que un solo conductor puede tener un campo magnético al que se puede exponer el secundario con geometría variable.
En otras palabras, es porque los campos eléctricos son unipolares, con cada extremo en una partícula separada. Los campos magnéticos son dipolares, comienzan y terminan en polos opuestos del mismo imán, formando bucles. ¡Tan graciosamente, el comentario de @JustJeff fue invertido! ¡Realmente necesitamos un dipolo eléctrico, no un monopolo magnético!
Si un transformador son dos conductores que comparten un campo magnético, su doble sería dos conductores que comparten un campo eléctrico. En otras palabras, el dual del transformador es un par de condensadores.
