¿Qué se entiende por "los condensadores intentan mantener el voltaje a un nivel constante"?

son como baterías recargables. si aumenta el voltaje que los alimenta, se cargan, absorben parte de la diferencia entre su voltaje y la fuente de voltaje, si la fuente de voltaje cae, devuelven algo al circuito, especialmente si la fuente de voltaje desaparece por completo.

va como C dv / dt usando cálculo la capacitancia por el cambio de voltaje a lo largo del tiempo. No importa si ese cambio en el voltaje es de 10 a 100 o de 3 a 7 o de 27 a 13 voltios.

Cuando la fuente tiene un cambio de paso, el condensador no lo hace al instante, eso es lo que C dv / dt le dice, hay un período de tiempo para ese condensador y ese paso cambia para que el condensador se almacene (o suelte) ) carga suficiente para que coincida con la fuente, si puede. Si sus cambios de pasos están lo suficientemente separados, entonces puede olvidarse de los cambios de pasos anteriores, pero si lo hace lo suficientemente rápido, es posible que no se haya recuperado antes de que tenga que volver a cambiar una onda cuadrada lo suficientemente rápida en la fuente y el capacitor lo haga parecer como un diente de sierra o aletas de tiburones ...

la "resistencia" es esta capacitancia multiplicada por el cambio de voltaje a lo largo del tiempo. ya sea un aumento o disminución.

La resistencia de un condensador a los cambios de voltaje ocurre todo el tiempo. El grado de "resistencia al cambio" es proporcional a la diferencia entre la fuente de voltaje y el voltaje del capacitor.

Si el voltaje en la fuente es menor que el voltaje del capacitor, el capacitor proporcionará corriente a la fuente. Si el voltaje de la fuente es mayor que el del condensador, el condensador tomará la corriente de la fuente.

Este es un ejemplo de cómo un capacitor trata de "mantener un voltaje constante" (aunque en realidad no es la forma más importante de pensar en ellos):

Digamos que tienes dos de los mismos condensadores (tapas). Supongamos que cap1 se carga inicialmente a 10V y cap2 a 5V, y ya no están conectados al circuito que los cargó. Si conecta las dos tapas en paralelo entre sí, la tapa 1 "intentará mantener" 10 voltios en el circuito al tratar de llevar la tensión de la tapa 2 a 10 V, es decir, descargando la corriente en la tapa2.

(A la inversa, desde la perspectiva de cap2, intentará mantener el voltaje a 5 V extrayendo la corriente de cap1).

(El resultado de este ejercicio será que la tensión de la tapa combinada se nivelará en aproximadamente 7.5V, ya que tienen la misma capacidad).

Editar: para responder algunas de sus otras preguntas, un capacitor ideal se cargaría tan alto como el voltaje que se le aplica. Por supuesto en la vida real, los límites tienen clasificaciones de voltaje. Su comprensión es correcta, pero en su punto 4, quiero dejar claro que el límite sería de 5 V, por lo que la corriente fluiría fuera del límite hacia la fuente de 4V. La fuente de 4V tomaría esa corriente hasta que el límite se redujera a 4V.

Un matiz cuando se habla de la corriente de límite para los circuitos de CC: la gente suele decir que la corriente fluye "hacia" o "fuera de" una tapa, no la corriente que fluye "a través de" una tapa como usted dijo.

Edit2: también para las viñetas n. ° 1 y 2: implica que el voltaje en la tapa aumenta gradualmente. Para las tapas no ideales hay una diferencia entre la carga de la tapa y el voltaje a través de ella. El voltaje medido desde el cable negativo hasta el cable positivo sería de 5 V en el instante en que se aplica 5 V (debido a la resistencia interna), pero la tapa aumentaría logarítmicamente en carga. Por lo tanto, la corriente en la tapa sería alta al principio (corriente de arranque) y luego se iría reduciendo gradualmente a medida que aumentaba la carga (ya que el delta-V está disminuyendo).

La pregunta 1 es una especie de pregunta con trampa. El cambio de voltaje de resistencia ocurrirá siempre que haya una diferencia entre el voltaje de carga de la tapa y el voltaje aplicado a él. Si hay una diferencia, la tapa está cargando o descargando.

Fórmula básica para un condensador: -

\ $ I = C \ dfrac {dv} {dt} \ $

Esto te dice todo.

Si la tasa de cambio de voltaje aumenta a 1 voltio por segundo (carga) y la capacitancia es de 1 faradio, 1A será forzado hacia el capacitor. Si la tasa de cambio de voltaje es de -1 V por segundo (descarga), el capacitor forzará la salida de 1 A.

  

¿Ocurre esta resistencia a la tensión durante la carga o solo después?   ¿Se ha cargado completamente el condensador?

La tensión de arranque es irrelevante. Sucede bajo cualquier circunstancia.

  

la corriente a través del condensador aumenta a medida que el voltaje a través de él   aumenta

No, no es así: si la tasa de cambio de voltaje es constante, entonces la corriente es constante.

  

hay un límite máximo

Sí: la tensión de ruptura del aislamiento entre las placas del condensador.

La mayoría de esto ya está contenido en las respuestas de Andy aka y dwelch, pero permítanme intentar formularlo un poco más nítidamente. Una versión integral de la fórmula básica para un condensador es $$ Q = C V, $$ donde \ $ Q \ $ es el cargo. En otras palabras, el capacitor almacena la carga y el voltaje es directamente proporcional a la carga almacenada (en realidad, puede tomar esto como una definición de un capacitor: un capacitor ideal es cualquier dispositivo que obedezca a esta fórmula).

Ahora la clave es que se conserva la carga . Por lo tanto, la carga en el capacitor solo puede cambiar si hay un flujo de cargas que se alejan (o atraviesan) del capacitor. Un flujo de cargas es actual, por definición. Entonces, necesita una corriente para cambiar el voltaje en un capacitor, y la tasa de cambio es proporcional a la corriente. Escribiendo eso como una ecuación, obtenemos la forma usual de la ecuación para un capacitor: $$ C \ frac {\ mathrm {d} v} {\ mathrm {d} t} = I. $$

Por lo tanto, una versión más exacta de la afirmación "los condensadores intentan mantener el voltaje a un nivel constante" es que "un condensador permite que el voltaje cambie solo en proporción a la corriente a través de él". Como nunca tenemos infinitas corrientes disponibles en circuitos reales, esto significa que el voltaje a través de un capacitor no puede cambiar instantáneamente, y es en este sentido que el capacitor "resiste" los cambios de voltaje.

De hecho, esta forma de pensar es bastante útil, al menos para mí personalmente para analizar rápidamente circuitos con capacitores: uno imagina que el capacitor tiene una tensión fija \ $ V_C = Q_C / C \ $ en cada instante de Tiempo, y luego analiza las corrientes que pasan a través de él, lo que da la tasa de cambio instantáneo de este voltaje. Por supuesto, esta es solo una forma de usar la fórmula básica, pero a menudo encuentro que esta forma de pensar es más rápida para entender un circuito de manera intuitiva que pensar directamente en términos de la fórmula.