En el circuito a continuación, ¿qué adiciones se necesitan para que la carga pase de Ch a Ca, dado que la carga en Ca puede ser más alta que Ch?
En este sistema (vea la imagen a continuación, es un experimento mental para mí en esta etapa), es posible que la capacitancia del capacitor cambie dinámicamente.
ps. esta pregunta es una simplificación de un argumento que ocurrió entre dos personas sin experiencia eléctrica, yo siendo uno de ellos.
Gracias
La carga pasará de un potencial más alto (voltaje) a un potencial más bajo. En la analogía del fluido, la corriente del fluido pasa de una presión alta a una presión más baja. En la misma analogía con el fluido, la carga es equivalente a un volumen de líquido y un pequeño volumen de líquido puede estar a una presión más alta que un volumen más grande.
En términos eléctricos, Q = CV, donde Q es la carga, C es la capacitancia y V es la tensión. Por lo tanto, un capacitor pequeño cargado a un alto voltaje podría contener menos carga que un capacitor de alto valor cargado a un voltaje más bajo. Conectar los dos juntos resultaría en una corriente que fluye desde el condensador pequeño (con menos carga) al condensador grande (con más carga).
En cuanto a si la capacitancia puede cambiar dinámicamente, bueno, sí, si el área de las placas del capacitor o la distancia entre las placas cambia o potencialmente, (no se pretende hacer un juego de palabras) si cambia la constante dieléctrica del material entre las placas. p>
Para mover la carga de un capacitor con menor voltaje a otro capacitor con mayor voltaje, deberá agregar una fuente de energía al circuito. Este es un circuito pasivo y la tensión solo tenderá hacia el equilibrio.
Si la capacitancia de las tapas puede cambiar, entonces puede hacerlo sin un voltaje real o una fuente de corriente. Necesitará cambiar la capacitancia de la fuente en la dirección que hará que aumente su voltaje, o viceversa para la otra tapa.
q = C⋅V, para aumentar el voltaje, debe disminuir la capacitancia. Entonces, si separa las placas de Ch lo suficiente, debería aumentar el voltaje de Ch lo suficiente como para impulsar la carga en Ca. Tenga en cuenta que todavía está utilizando una fuente de energía, pero ahora es mecánico en lugar de eléctrico.
(Esta es realmente la razón por la que la gente pensó que capacitores almacenados cargan en la superficie del dieléctrico en lugar de en las placas . Cuando las cargan y desmontan las placas, la tensión aumenta lo suficiente como para que el aire se descomponga y la carga se deposite en el dieléctrico.)
Si con "carga" se refiere al voltaje sobre el capacitor, es imposible que la corriente fluya de \ $ C_H \ $ a \ $ C_A \ $ si el voltaje sobre este último es mayor. Si por "carga" te refieres a energía es diferente.
La energía en un capacitor es \ $ \ dfrac {V ^ 2 C} {2} \ $. Si la energía fluye desde el condensador a la tensión más alta a la otra, la energía se pierde en la resistencia. Supongamos que ambos condensadores tienen la misma capacitancia, \ $ C_A \ $ estando a \ $ V \ $ voltios, el otro a cero voltios. Entonces, la energía total del sistema es \ $ E = \ dfrac {V ^ 2 C} {2} + 0 \ $ antes de que la corriente comience a fluir. Una vez que ambos condensadores están conectados, la corriente de la resistencia comienza a fluir hasta que hay un equilibrio, donde el voltaje en ambos condensadores es \ $ \ dfrac {V} {2} \ $ voltio. La energía es entonces \ $ E = \ dfrac {\ left (\ dfrac {V} {2} \ right) ^ 2 C} {2} + \ dfrac {\ left (\ dfrac {V} {2} \ right) ^ 2 C} {2} = \ dfrac {V ^ 2 C} {8} + \ dfrac {V ^ 2 C} {8} = \ dfrac {V ^ 2 C} {4} \ $. ¡Eso es la mitad de la energía con la que empezamos! ¿Dónde ha ido la otra mitad? Eso se disipa en la resistencia como calor.
Si eliminara la resistencia y conectara los capacitores directamente, igual perdería la mitad de la energía con la que comenzó, pero la mayor parte de esa energía se irradiará como energía de RF en la chispa que obtendría durante el cortocircuito.
Al traducir al modelo hidráulico puede ver el voltaje en el condensador como un nivel de agua (la presión del agua también se usa, pero una columna de agua más alta proporciona una presión más alta, por lo que está bien). La capacitancia es entonces la capacidad de agua del tanque. Si conectara un tanque lleno a un tanque vacío de la misma capacidad, ambos tanques terminarán medio llenos, es decir, sus niveles de agua se reducirán a la mitad. Lo que concuerda con la mitad del voltaje del cálculo.