¿Qué sucede realmente en un circuito RC?

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Actualmente estoy trabajando en un libro de electrónica para principiantes (electrónica para dummies) donde me presentan los circuitos RC como se muestra en el esquema a continuación.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Del libro, me dicen que inicialmente, el voltaje a través del condensador es 0 (suponiendo que se descargue), y que la caída de voltaje = el aumento de voltaje (ley de kirchoff).

Cuando el condensador se está cargando

Inicialmente: debido a que la tensión del capacitor es inicialmente 0, la tensión de la resistencia es igual a la tensión de alimentación.

Cargando: a medida que el condensador comienza a cargarse, desarrolla un voltaje, por lo que el voltaje de la resistencia comienza a disminuir, lo que a su vez reduce la corriente de carga , que a su vez hace que el condensador se cargue a una velocidad más lenta. Esto continúa hasta que el condensador esté completamente cargado.

Totalmente cargado: cuando el capacitor está completamente cargado, la corriente deja de fluir, la caída de voltaje en la resistencia es cero y la caída de voltaje en el capacitor es igual a la tensión de alimentación.

Cuando el condensador se está descargando

(La batería se retira y la resistencia se conecta en paralelo con el condensador). La tensión en la resistencia es igual a la tensión en el condensador (V [r] = V [c]), por lo tanto, la corriente viene dada por la ecuación V [c] / R (valor de la resistencia).

Inicialmente: debido a que el condensador está completamente cargado, el voltaje es igual a V [s] (suministro de voltaje), por lo que la corriente está dada por V [s] / R. (Básicamente es lo mismo que V [c] / R )

Carga: a medida que las cargas comienzan a fluir de una placa de condensadores a la otra, la tensión del condensador (y por lo tanto V [r]) comienza a disminuir, lo que produce una corriente más baja. El condensador continúa descargándose, pero a un ritmo menor tarifa. A medida que V [c] (y así V [r]) continúa disminuyendo, también lo hace la corriente.

Totalmente descargado: cuando el capacitor está completamente descargado, la corriente deja de fluir y no se cae voltaje a través del resistor o del capacitor.

Lo que entiendo

  1. Caída de voltaje = Cantidad de voltios / voltaje agotado.
  2. Ley de Ohm (V = IR) etc.
  3. Ley de Kirchoff (tensión utilizada = tensión en el circuito / caída de tensión = subida de tensión)

Questions(Cargando ):

  1. ¿Por qué la tensión de la resistencia es inicialmente igual a la tensión de alimentación? ¿Es porque todavía no hay voltaje en el condensador? Por lo tanto, como no hay caída de voltaje en el capacitor, ¿todo el voltaje de la batería está en la resistencia?
  

A medida que el condensador comienza a cargarse, desarrolla un voltaje ........

2. ¿A qué se refiere exactamente la tensión desarrollada cuando las cargas del condensador se refieren? ¿Es la cantidad de electrones que comienzan a acumularse en     ¿Tiene placa cargada negativamente?      ¿Qué es exactamente el voltaje?     Parece sugerir que NO es la cantidad de electrones. Sin embargo,     suponiendo que la tensión desarrollada por el condensador se refiere a la     aumento de voltaje a través del capacitor, DONDE y / o QUÉ hace     ¿El voltaje aumentado en realidad lo hace? Suponiendo que el voltaje es el     Fuerza electromotriz que empuja a los electrones, ¿cómo lo hace?     acumularse en el condensador cuando todo lo que está sucediendo en el condensador     ¿Es que los electrones se están acumulando en él?

3. ¿Tengo razón al suponer que el voltaje de la resistencia cae porque el voltaje del capacitor está aumentando? (La ley de kirchoff donde el aumento de voltios = caída de voltios).

Question(Discharging)

  

A medida que las cargas comienzan a fluir de una placa de condensadores a la otra, la tensión del condensador (y por lo tanto V [r]) comienza a disminuir, dando como resultado una corriente más baja ...

1.Si el voltaje del capacitor está disminuyendo (debido a que se está descargando), ¿no debería aumentar el voltaje de la resistencia debido a la ley de kirchoff? Además, esto debería, por lo tanto, AUMENTAR la corriente en lugar de disminuirla, lo que provocaría que el condensador se descargue aún más rápido.

Me disculpo de antemano por la pared de texto anterior, pero llevo bastante tiempo rascándome la cabeza por esto, y realmente me está carcomiendo.

Apreciaría cualquier aclaración que pueda obtener.

¡Gracias!

    
pregunta Kenneth .J

1 respuesta

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¿Por qué la tensión de la resistencia es inicialmente igual a la tensión de alimentación? ¿Es porque todavía no hay voltaje en el condensador? Por lo tanto, como no hay caída de voltaje en el capacitor, ¿todo el voltaje de la batería está en la resistencia?

La suma de las tensiones en los elementos pasivos debe sumarse a la tensión de alimentación.

$$ V_ {suministro} (t) = V_ {interruptor} (t) + V_ {resistencia} (t) + V_ {condensador} (t) $$

Debido al hecho de que \ $ V_ {switch} (t) = 0 \ $ y \ $ V_ {capacitor} (0) = 0 \ $, \ $ V_ {resistor} (0) \ $ debe ser igual a \ $ V_ {supply} (0) \ $.

  

2.¿Qué hace exactamente "la tensión desarrollada a medida que se carga el condensador"?

Cuando se aplica una diferencia de voltaje entre las placas de condensadores, una placa tiene un potencial más positivo con respecto a la otra. Esto inicia un campo campo eléctrico entre las placas, que es un campo vectorial, cuya dirección es desde la placa positiva a la negativa .

Hay un material aislante (material dieléctrico) entre estas placas de condensadores. Este material dieléctrico no tiene electrones libres, por lo que no fluye carga a través de él. Pero ocurre otro fenómeno. Los electrones cargados negativamente del material dieléctrico tienden a la placa positiva, mientras que el núcleo de los átomos / moléculas se desplaza a la placa negativa. Esto causa una diferencia en las ubicaciones del "centro de carga" de electrones y moléculas en el campo dieléctrico. Esta diferencia crea pequeños dipolos de desplazamiento (vectores de campo eléctrico) dentro del material dieléctrico. Este campo hace que los electrones libres en la placa positiva desaparezcan, mientras que acumula más electrones libres en la placa negativa. Así es como se recoge la carga en las placas de los condensadores.

  

3. ¿Tengo razón al suponer que el voltaje de la resistencia cae porque el voltaje del capacitor está aumentando? (La ley de kirchoff donde el aumento de voltios = caída de voltios).

A medida que aumenta la tensión del condensador, la tensión a través de la resistencia disminuirá en consecuencia debido a la Ley de Kirchoff, que formulé anteriormente. Entonces, sí, estabas en lo correcto.

  

1.Si el voltaje del capacitor está disminuyendo (debido a que se está descargando), ¿no debería aumentar el voltaje de la resistencia debido a la ley de kirchoff? Además, esto debería AUMENTAR la corriente en lugar de disminuirla, lo que provocaría que el condensador se descargue aún más rápido.

Le falta el hecho de que el voltaje de la fuente es cero (es decir, falta la fuente del voltaje) en el circuito de descarga. Substitude \ $ V_ {supply} (t) = 0 \ $ en la fórmula anterior. La tensión del condensador será igual a la tensión de la resistencia en polaridades inversas durante la descarga. Juntos, tenderán a cero.

    
respondido por el hkBattousai

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