Dicen que el capacitor no tiene pérdidas porque la potencia promedio es 0. Pero contradice el hecho de que la energía almacenada / disipada por un capacitor es (1/2) CV ^ 2. ¿Cómo y por qué es esto?
Dicen que el capacitor no tiene pérdidas porque la potencia promedio es 0. Pero contradice el hecho de que la energía almacenada / disipada por un capacitor es (1/2) CV ^ 2. ¿Cómo y por qué es esto?
La disipación de energía significa transformarla en una forma menos utilizable y no fácilmente recuperable a la original (generalmente calor).
Con el condensador, obviamente no es el caso: un condensador ideal mantiene un voltaje constante en sus extremos hasta que usted lo descargue al conectar la carga externa. Le proporciona exactamente la cantidad de energía que le ha dado, igual a la expresión que escribió. La resistencia, por ejemplo, "consume" energía también, pero cuando la desconecta de la fuente, tiene un voltaje de cero. Aquí, la energía se ha disipado en calor y no se puede recuperar de ninguna manera.
El condensador real, sin embargo, tiene cierta conductancia de fuga paralela que evita que permanezca cargado para siempre. Cuando se usa en un circuito de CA, las pérdidas dinámicas en el dieléctrico también disipan algo de energía, esto se cuantifica por el factor de disipación, \ $ \ tan \ > \ delta \ $.
Un condensador almacena la carga Q = CU. Debido a que el voltaje sobre la tapa aumenta linealmente en un circuito RC cuando está cargado, finalmente retendrá una energía de E = 1 / 2CU ^ 2.
Sin embargo, la fuente de alimentación proporcionó la carga completa con todo su voltaje, por lo que entregó una energía de E = CU ^ 2.
Siempre que cargue un condensador y la resistencia del sistema no sea cero, desperdiciará el 50% de la energía primaria.
Usar una tapa como almacenamiento de energía es todo menos sin pérdida.
Una tapa ideal no tiene pérdidas, ya que no hay ningún mecanismo por el cual pueda disipar la energía. Cualquier energía depositada se almacena, y posiblemente se apaga más tarde.
Una tapa física real puede perder energía al calentarse (debido a la resistencia interna) y luego irradiar la energía, por lo que no pierde pérdidas.
La potencia promedio de un capacitor es cero solo para voltajes de entrada de CA simétricos perfectos, por ejemplo: señal sine / cos. Aquí, la potencia promedio se define como la potencia neta que el capacitor ha almacenado / disipado durante un ciclo de la tensión sinusoidal de entrada. Un capacitor ideal, en el primer semiciclo, almacena algo de energía, P. Y disipa la misma energía P en el próximo semiciclo. así que la energía neta = P + (-P) = 0 ; por lo tanto, potencia = tasa de cambio de energía también es cero. Esto es lo mismo con el inductor también. Por lo tanto, ideal C y L no consumen ninguna energía en un circuito de corriente alterna. Así que decimos que son sin pérdida. La ecuación E = 0.5 CV ^ 2 también es aplicable en este caso; pero v es una señal que varía en el tiempo, así que tenemos que integrar y encontrar la potencia total. De hecho, si calcula la potencia en ambos ciclos por separado, llegará al mismo resultado, cuando los agregue finalmente. Considerando un circuito de CC, si un condensador ideal se carga con un voltaje de CC y se permite que se descargue en el apagado, la potencia promedio puede expresarse en la suma de las energías almacenadas y disipadas, que es igual a 0 también.
Ningún condensador real tiene menos pérdidas, pero es ideal y algunos casi lo son.
Con un capacitor ideal puede almacenar energía en él al cargarlo.
$$ E = \ dfrac {1} {2} \ cdot C \ cdot V ^ 2 $$
Pero puedes recuperar esa energía descargando el condensador. La energía que pones es igual a la energía que recibes. No hay pérdida de energía.
De manera similar, con un inductor ideal puedes almacenar energía en él poniendo corriente a través de él.
$$ E = \ dfrac {1} {2} \ cdot L \ cdot I ^ 2 $$
Pero puedes recuperar esa energía reduciendo la corriente a cero. La energía que pones es igual a la energía que recibes. No hay pérdida de energía.
Para un componente con pérdida, recuperas menos energía de la que pones en él. Una resistencia ideal, por ejemplo, tomará energía.
$$ E = \ int V \ cdot I \ text {d} t $$
Pero no puedes recuperar nada de eso, así que toda esa energía se pierde en el calor.
Algunos componentes devolverán algo de energía pero menos de lo que pones
La energía \ $ E = \ frac {1} {2} CV ^ 2 \ $ no se disipa por el capacitor sino por la resistencia del cable que conecta la batería y el capacitor. La batería transfiere un cargo de \ $ Q = CV \ $ a través de su propia diferencia de potencial V. Por lo tanto, el trabajo realizado por la batería es \ $ W = CV ^ 2 \ $. Pero como el condensador almacenó solo la mitad de esta potencia, llegamos a la conclusión de que la mitad de ella se disipa por la resistencia del cable y no el condensador.
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