Capacitores: Construcción, carga y descarga

Condensador

Estoy trabajando para crear algo que funcione con electricidad. Tengo varias corrientes eléctricas corriendo a través de él, y siendo tan perfeccionista como soy, preferiría que no explotara. Solo soy quisquilloso de esa manera. Entonces, supongo que necesito comprender los componentes de mis circuitos. Tengo resistencias; Tengo inductores; y, por supuesto, tengo un condensador , un componente eléctrico con dos terminales que almacena energía. Los condensadores se utilizan para retener la electricidad, así como para bloquear ciertas corrientes para que no pasen por el circuito. Son una parte integral de la mayoría de los circuitos eléctricos complejos. Entonces, agradecería que no los hagamos explotar. Echemos un vistazo más de cerca y asegurémonos de que sabemos cómo usarlos.

Cómo funciona

Entonces, este es un condensador. ¿Como funciona? Bueno, veamos las partes. Un condensador está formado por tres partes integrales. Comenzamos con dos placas que son conductores eléctricos. Estas placas están separadas por un dieléctrico , un aislante eléctrico. Cuando el condensador está conectado a una fuente eléctrica, se desarrolla un campo eléctrico alrededor del dieléctrico, lo que hace que se acumule una carga positiva en una placa y una carga negativa en la otra. Lo que obtenemos es un componente polarizado de un campo electrostático contenido entre las placas con carga opuesta. Esto significa que el condensador es capaz de almacenar energía.

La efectividad del capacitor se define por su capacitancia , la capacidad de almacenar una carga eléctrica. La capacitancia se mide como una relación de las cargas eléctricas de cada conductor ( Q ) a la diferencia de potencial entre ellos ( V ), que como una ecuación se ve así: C = Q / V . La capacitancia de un capacitor está determinada por cómo se fabrica el capacitor; cuanto mayor sea el área de superficie de las placas y más estrecho el espacio entre ellas, mayor capacitancia. Por lo tanto, es importante crear un capacitor capaz de contener la cantidad correcta de energía para el circuito que lo usa.

Carga y descarga

Entonces, un capacitor puede almacenar energía, presumiblemente para usarse más adelante. Eso plantea las preguntas esenciales de cómo ingresamos energía al capacitor y cómo la sacamos. La respuesta en realidad depende del tipo de corriente que usemos. Generalmente, aplicaremos una corriente continua , una carga eléctrica unidireccional, también llamada corriente CC. Cuando una fuente de alimentación de CC, como una batería, se aplica a un circuito con un condensador, el condensador comienza a almacenar energía. Sin embargo, una vez que el condensador está completamente cargado, no solo deja de almacenar más energía, sino que en realidad bloquea el flujo de corriente continua por completo. Una vez que se retira la fuente de corriente CC, el condensador comienza a descargar esa energía. Ahora, a diferencia de otros componentes, los condensadores no se cargan y descargan inmediatamente, sino que lo hacen a una tasa fija llamadaconstante de tiempo . La constante de tiempo es el tiempo necesario para cargar un condensador a través de una resistencia y se puede calcular mediante la ecuación T = RC o la constante de tiempo es igual a la resistencia multiplicada por la capacitancia. Lo que todo esto significa es que los capacitores con corriente continua se cargan a una tasa constante, almacenan energía mientras impiden que la corriente pase a través del circuito y luego descargan esa energía a una tasa constante.

Condensadores con corriente alterna

Entonces, entendemos cómo funcionan los capacitores con corrientes CC. Pero, como estoy seguro de que algunos de ustedes saben, ese no es el único tipo de corriente que tenemos. También hay corriente alterna , una corriente eléctrica que cambia periódicamente la dirección del flujo, también llamada corriente alterna. Dado que la dirección del flujo cambia sistemáticamente, el capacitor no puede cargarse continuamente. Cuando la corriente fluye hacia el capacitor, se carga, pero tan pronto como la corriente cambia de dirección, el capacitor comienza a descargarse. Los condensadores en corriente alterna no están completamente cargados, por lo que nunca bloquean completamente el flujo de electricidad a través del circuito. La cantidad de corriente que puede fluir se basa no solo en la capacitancia del capacitor, sino también en la frecuencia.de la corriente alterna, o la tasa de oscilaciones entre la dirección del flujo. A medida que aumentan la capacitancia y la frecuencia, también lo hace la cantidad de corriente. Los condensadores se utilizan para suavizar las corrientes de CA, que a veces pueden parecer saltos ya que la corriente cambia de dirección, mientras que se utilizan en las corrientes de CC para almacenar energía y bloquear el flujo de corriente. Entonces, diferentes corrientes significan diferentes necesidades de condensadores, y usarlas correctamente significa que no hay circuitos que exploten. Yo llamo a eso una victoria.

Resumen de la lección

Uno de los componentes principales de la mayoría de los circuitos eléctricos es el condensador , un componente eléctrico con dos terminales que almacena energía. Los condensadores están compuestos por dos placas que son conductores eléctricos separados por un dieléctrico , un aislante eléctrico. Cuando se aplica una corriente continua , una carga eléctrica unidireccional, el capacitor almacena energía a una tasa constante y bloquea su paso a través del circuito. Una vez que se desconecta la fuente de alimentación, el condensador se descarga. Sin embargo, al aplicar una corriente alterna, una corriente eléctrica que cambia periódicamente la dirección del flujo, esto cambia. El capacitor se carga cuando la corriente fluye hacia adentro, luego se descarga cuando la dirección cambia. Dado que nunca se carga por completo, el condensador no bloquea completamente la corriente. Los condensadores son útiles con ambas corrientes, y su uso correcto asegura que lo único que explote sea la mente de las personas cuando muestre sus locas habilidades de ingeniería.