¿Cómo funcionan exactamente los condensadores? [duplicar]

La analogía hidráulica se ve a continuación.

Imaginequelatuberíaesuncondensadorconelectrodosoplacasquenosemuestranenlosextremosizquierdo/derechoconunamembranadegomaenelcentro.Luegoapliqueunpocodefuerzaalfluidodeunlado.Elfluidocomienzaamoverserápidamenteyluegodecaecuandolafuerzaaplicadacoincideconlafuerzadelamembranadeacuerdoconlaconstantederesortedelamembrana.(oelvoltajedelatapaalcanzaelvoltajeaplicado)Elfluidofluyedesdeunladodelatuberíadesdeelexteriorylaotramitaddesdeunaposiciónneutral(sincarga)yelfluidofluyeporlaTUBERÍAhaciaelotrolado,perodigamosquesilamembranaseextiendeunaciertadistanciamásalládelextremodeltubo,lamembranadelgadapuedeexplotarencualquiermomento.Estoescomoelvoltajequeexcedelaclasificacióndevoltajederuptura(BDV),entonceseldieléctricoyanoseráunaislanteysecortará(seconvertiráenunconductor)(ylamembranaexplotaráyelfluidodeunladofluyecomoLomásrápidoposiblealotrolado.

Aunquelascargaspuedenfluiratravésdeloselectrodos,elcampoESOLOestáatravésdeldieléctricodeaislamientooentreloselectrodosquecreanelcampoEalto,aligualquelamembranapodríairmásalládelextremodelatuberíahipotéticamente,perolafuerzaenellamembranaseencuentraentrelosconductoresdefluidoacadaladooloscablesyelectrodosaambosladosdelatapa.

• siseexcedelaclasificacióndeBDVyellímite,entonceslacargafallaenlosflujosdecargalomásrápidoposible,porlotanto,¡unacorrienteenormeyellímiteseapaga!

Notasderesumen

Todoslosdieléctricossonaislantesyconelectrodos,porloqueseconviertenenuncapacitorinclusoenelespacioexteriorenelvacío.{constantedieléctricadefinidacomod=1}oenaguad=80ounaPCBd=4.

  

Todoslosdieléctricostienenunvoltajedeexplosióndesconocido,peroestánclasificadoscomoVmaxseguros(Absolutomáx.),peroamenudoelegimos<80%Vmaxparaelmargendeseguridad.

LascargasfluyendesdelosconductoresatravésdeloselectrodosycreanunafuerzaparacomprimirlascargasdetransferenciadeunladoaotrocreandounafuerzadecampoE.

Paraellectoravanzado

Algunastapasdieléctricastienenunefectosecundariollamadoefectodedoblecapaconunadensidadmuyaltay,comolasbateríasdeplomo-ácido,tienenalgunosefectosdememoriade2capacitoresequivalentesenparalelocondiferentesseriesinternasdeESRy,porlotanto,diferentesconstantesdetiempootasasdecargamáxima.Algunasvecessedenomina"absorción dieléctrica", pero cuando se usa para mejorar una batería o una súper tapa, lo llamamos "efecto de doble capa" de cargas en los electrodos. Esta es la razón por la cual una tapa de TV de alta tensión y una batería de automóvil vuelven a cierta tensión después de un corto circuito.

• Aunque la batería tiene química con más energía almacenada, es básicamente una Super Cap "con miles de Farads

Para RF o AC tenemos impedancia de límite \ $ Z_C = \ frac {1} {2 \ pi fC} \ $

Por lo tanto, el "producto" de C más pequeño y más alto puede tener la misma impedancia que en un circuito sintonizado o un conductor de desacoplamiento de CC o un efecto de capacitancia parásita. Mayor f equivale a un alto índice de tiempo de flujo de carga y, por lo tanto, conduce la carga más rápido y, por lo tanto, reduce la impedancia Z.

notas matemáticas simples

Cuando una corriente limitada por R carga un límite, el cargo Q aumenta en Q = CV

C es fija y V cambia según Vc = dI / dt, donde dt tiene una pendiente inicial o T = RC y luego dI / dt sigue una caída exponencial.

Es el tiempo requerido para cargar el capacitor, a través del resistor, en ≈ 63.2% de la diferencia entre el valor inicial y el valor final o descargar el capacitor a ≈36.8%. Este valor se deriva de la constante matemática e, específicamente \ $ 1 - e ^ {- 1} \ $, más específicamente como voltaje para cargar el capacitor en función del tiempo.

La corriente I se define por I = dQ / dt, por lo que la carga alcanza una Q completa cuando Vc alcanza la V a través de la serie R.

  

En realidad, 5T todavía se está cargando, pero a menudo descuidamos la diferencia. Yo uso 8T para mi trabajo.

Los electrones en realidad no pasan a través del condensador. A medida que una placa de un condensador gana electrones, eso crea un campo eléctrico que repele los electrones de la otra placa, y es esos electrones que se mueven a través de las cosas en el otro lado del condensador.

Tienes razón al decir que lo que realmente se propaga es un campo electromagnético, no los electrones en sí, los electrones se mueven, pero la onda EM se mueve significativamente más rápido, y si tuvieras que esperar a que se muevan los electrones, sería Más rápido para enviar su mensaje por correo postal que correo electrónico! La clave es que el campo eléctrico existe fuera de los conductores, mientras que los electrones móviles (¡en general!) No lo hacen, por lo que un campo eléctrico puede acoplar los dos lados del capacitor juntos.

La analogía del diafragma, o pistón, funciona bastante bien para los condensadores. A continuación se muestra un condensador sin carga. Ambos resortes son iguales y tienen la misma extensión, por lo que no hay presión en ninguno de los extremos del pistón.

Cuandoseaplicapresiónatravésdelcondensador,seproduceunflujodeportadoresdecargaquesalendeunladoyregresanalotroatravésdelcircuito,desviandoelpistón.

Elresorteestácomprimidoyesocausaunacontrapresiónquereaccionacontralapresiónaplicadahastaquelasfuerzasseequilibran.Cuandoretirelapresiónexternaylareemplaceconuncortocircuitohaciaelotrolado,lacargaseexpulsarádelcondensadorhastaquelosresortesvuelvanaequilibrarse.

Lacapacitanciaserigeporeldiámetrodelpistón.Laresistenciaeslarestriccióndeflujoatravésdelosacopladores.

Observeeltubodederivaciónenelladodelcondensador.Sielpistónseempujademasiadolejos,laderivaciónsedescubrirápermitiendoquelacargafluyaatravésdeél.Esteeselvoltajederuptura.Sinembargo,unavezquellegasaesepunto,enuncondensadorreal,eldispositivogeneralmentesufredañospermanentes.

Pordebajodelatensiónderuptura,enuncondensadorideal,enningúnpuntolasportadorasdecargarealmentesemuevenatravésdelcondensador.Másbien,semuevendeunlado,atravésdelcircuitodeasistencia,alotro.Sinembargo,enrealidad,habráunapequeñafugaalrededordelpistón.Estaeslaresistenciaalafugadeuncondensador.

Encuantoaloselectroneslentos,debesdartecuentadequenosetratadelcarro,setratadeltren.

Cuando empujas en un extremo del tren, sientes la fuerza en el otro extremo casi de inmediato. Los electrones no tienen que moverse mucho para que eso suceda.

Adición:

Este modelo también funciona con condensadores polarizados, como los condensadores electrolíticos. En esos dispositivos piensa que el modelo tenga un solo resorte. Si aplica presión en el extremo equivocado, el pistón irá inmediatamente al otro extremo, revelando la ruta de ruptura.

piense en dos imanes que están separados a través de un medio (aire, etc.) en un lado, el polo norte de ese imán atrae al polo sur del otro, cada imán tiene un norte y un sur. Una placa acumula carga positiva, empujando la negativa hacia el otro lado, la otra placa acumula carga negativa empujando la carga positiva fuera del camino. Nada realmente cruza, al ser una tapa, solo funciona con deltas C * dv / dt, se aplica dc y es un cambio de paso que se carga hacia arriba o hacia abajo, pero luego se mantiene, para mover los electrones que necesita cambiar la tensión, lo que provoca una cantidad de positivo. y la carga negativa se acumula en las placas, ya que aumenta la carga y la energía se desplaza para compensar empujando el opuesto hacia afuera, al disminuir algunos movimientos de energía combinando / balanceando el positivo y el negativo en cada lado (parte de la energía positiva en la placa retrocede y se vuelve a combinar con la energía negativa para equilibrar).