Explicación física del tiempo de carga al aumentar la constante dieléctrica

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Tengo problemas para comprender en física la relación entre el tiempo de carga y la constante dieléctrica de un capacitor de placa paralela. Me gustaría sobre el aspecto de la física no basado en la constante de tiempo. Si la constante dieléctrica aumenta, la capacitancia también aumenta y, por lo tanto, la constante de tiempo RC. Sin embargo, ¿cómo lo explicarías en física?

Con material dialéctico entre dos placas de condensadores, el campo eléctrico se reduce. Pero, ¿cómo afecta eso a la constante de tiempo?

    
pregunta anhnha

2 respuestas

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La capacitancia de un condensador de lugar paralelo está relacionada con la constante dieléctrica, el área y la distancia entre placas mediante una ecuación muy simple:

$$ C = \ frac {\ epsilon_r \ epsilon_0 A} {d} $$

Donde \ $ C \ $ es capacitancia, \ $ A \ $ es área de placa, y \ $ d \ $ es la separación entre placas. \ $ \ epsilon_0 \ $ es la permitividad del espacio libre y \ $ \ epsilon_r \ $ es la permitividad relativa.

El voltaje a través de un capacitor en un momento dado viene dado por:

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

Donde \ $ V \ $ es voltaje, \ $ Q \ $ es el cargo en las placas y \ $ C \ $ es la capacidad.

Claramente, a medida que aumenta la capacitancia, la cantidad de carga requerida para un voltaje dado a través de las placas también aumentará proporcionalmente.

Si necesita más carga, tardará más en alcanzar un voltaje determinado si tiene la misma corriente inicial, que en un circuito R-C se rige por la resistencia. En esencia, en el momento \ $ t = 0 \ $, si no hay carga en el condensador, toda la tensión está en la resistencia, por lo que esto establece la corriente máxima. A medida que el capacitor se carga, el voltaje a través de la resistencia disminuirá (aumenta sobre la capacitancia), por lo que la corriente disminuye (ley de Ohms).

Dado que la corriente es la tasa de cambio de carga, entonces con la misma limitación de corriente, tomará más tiempo cargar el capacitor más grande a un voltaje dado.

    
respondido por el Tom Carpenter
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Dicho simplemente: el efecto de un campo eléctrico en un medio dieléctrico es un desplazamiento de las nubes de electrones con respecto a los núcleos atómicos. Dicho efecto se llama polarización. Este desplazamiento requiere fuerza coulombica adicional (y energía), por lo tanto, se necesita más carga en las placas del capacitor, lo que en efecto aumenta su capacitancia. Y el aumento de la capacitancia también aumenta el tiempo de carga siempre que se mantenga la corriente fija (i = C * du / dt).

    
respondido por el Bart

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