¿Cómo un capactior reduce las fluctuaciones de voltaje?

  

La fuente de CA actúa como una fuente de voltaje independiente, es decir, produce una diferencia de potencial variable que varía en el tiempo a través de sus terminales, independientemente de otros componentes en el circuito. Dado que el voltaje en la fuente de CA es independiente, la fuente de voltaje en el rectificador también es independiente.

Correcto.

  

Ahora, de acuerdo con las leyes de Kirchoff, la diferencia de potencial entre los terminales del rectificador debe ser igual a la diferencia de potencial entre el capacitor.

No es correcto. Puede haber un voltaje a través de los diodos si están apagados (no conduciendo). Para ver esto más claramente, imagine quitar la carga y dejar solo el condensador y el rectificador de diodo. A medida que aumenta la tensión de CA, carga el condensador a través de los diodos. Pero cuando el voltaje de CA comienza a caer nuevamente, no puede extraer la carga del capacitor, ¡los diodos solo conducen de una manera! (Ese es el punto central de un rectificador.) El condensador todavía está cargado al voltaje de CA máximo y permanece así para siempre. La fuente de CA nunca suministra más corriente.

Regreso al mundo real. Con una carga, el condensador se drena con el tiempo. En el pico del semiciclo de CA, la tensión de CA es mayor que la tensión del condensador. Los diodos se encienden y la fuente de CA vuelve a cargar el condensador a su valor máximo. Esto se muestra en la parte inferior de su imagen. Esa es la tensión de entrada de la fuente de CA. La línea negra etiquetada como "Forma de onda con capacitor" muestra que el capacitor se está cargando en el pico del semiciclo, y luego se drena lentamente debido a la carga una vez que los diodos se apagan.

Una capacitancia más alta significa que el voltaje del capacitor (salida) se drena más lentamente:

$$ \ frac {dV_ {Condensador}} {dt} = \ frac {I_ {Cargar}} {C} $$

ACTUALIZACIÓN: usted preguntó si la tensión en el rectificador es igual a la tensión en la carga. La respuesta es sí, pero solo cuando los diodos están encendidos. En ese caso, un par de diodos actúa (casi) como un cortocircuito, y obtienes esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Cuando los diodos están apagados \ $ (V_ {Cap} > V_ {AC}) \ $, actúan como circuitos abiertos, y obtienes esto:

^{simular este circuito}

diodos son elementos del circuito no lineal . ¡Su comportamiento cambia según los voltajes y las corrientes en el resto del circuito!

Para KVL, debes verlo así (simplificado un poco):

^{simular este circuito}

Una ecuación de bucle posible es:

$$ V_ {AC} = V_ {D1 + D2} + V_ {Load} $$

O:

$$ V_ {AC} = V_ {D1 + D2} + V_ {Cap} $$

ya que el condensador y la carga están en paralelo. Ahora, cuando los diodos están apagados, la tapa / carga está completamente desconectada de la fuente de CA ("flotante"), por lo que descubrir el voltaje del diodo se vuelve un poco extraño, especialmente porque estamos usando diodos ideales. Afortunadamente, no tienes que preocuparte por eso. Cuando los diodos están apagados, puede usar KVL en el condensador / bucle de carga:

$$ V_ {Cap} = V_ {Load} $$

(Por supuesto, los diodos reales tienen una caída de voltaje hacia adelante cuando conducen, pero lo dejo aquí por simplicidad. Puede ponerlo en el término \ $ V_ {D1 + D2} \ $ en las ecuaciones KVL arriba.)

  

La fuente de CA actúa como una fuente de voltaje independiente,

Sí, pero los diodos solo pueden pasar corriente en una dirección. Si el voltaje de entrada al rectificador es más bajo que el voltaje de salida, entonces la fuente de CA más el rectificador ya no actuará como una fuente de voltaje independiente, actuará como un circuito abierto.

Durante esta parte del ciclo es cuando la carga extrae corriente del capacitor en lugar de la fuente de CA. Si el valor del capacitor es demasiado bajo, la corriente consumida por la carga puede disminuir el voltaje del capacitor por debajo del voltaje de fuente provisto por la fuente + rectificador, lo que lleva a la fuente a actuar como una fuente nuevamente y produce la forma de onda etiquetada como "forma de onda sin capacitor" en tu diagrama.

Si el condensador se elige bien, entonces el condensador puede suministrar la corriente a la carga cuando el voltaje de entrada de CA está por debajo del voltaje de salida, y obtiene la forma de onda etiquetada como "forma de onda con condensador" en su diagrama.