Corriente continua en un circuito que contiene un condensador. Reactancia XL y XC
CONDENSADOR- significa almacenamiento. En equipos electrónicos y de radio, un condensador es un dispositivo de almacenamiento de cargas eléctricas. El condensador más simple consta de dos placas metálicas separadas por una capa dieléctrica. Un dieléctrico es un material que no conduce corriente eléctrica y tiene ciertas propiedades de las que hablaremos un poco más adelante.
Dado que un condensador es un dispositivo de almacenamiento, debe tener una determinada capacidad (volumen para almacenar cargas). La capacitancia de un capacitor se ve afectada por el área de las placas (también llamadas “placas”), la distancia entre las placas y la calidad del dieléctrico. Los buenos dieléctricos incluyen el vacío, la ebonita, la porcelana, la mica, el polietileno, la textolita y muchos otros materiales sintéticos.
La figura muestra un capacitor simple con dos placas paralelas de área S (S = m * n), que están ubicadas en el vacío a una distancia d entre sí.
Si se aplica un voltaje Uab entre las placas superior e inferior del capacitor, entonces las mismas cargas positivas +q y negativas -q, que se llaman libres, se acumularán en las placas superior e inferior del capacitor. Aparece un campo eléctrico entre las placas, indicado en la figura con la letra E.
La capacidad de nuestro condensador (indicada por la letra C) será: C = Eo*S/d, donde Eo es la constante eléctrica (para vacío) Eo = 8,854 * 10 -12 F/m (Faradios por metro).
Si se coloca un dieléctrico entre las placas,
entonces la capacitancia del capacitor será: C = Er * Eo *S / d. En la fórmula para calcular la capacitancia, se agregó el valor Er, la constante dieléctrica relativa del dieléctrico introducido.
De la fórmula se deduce que la capacitancia del condensador aumenta en el valor Er de la permeabilidad dieléctrica. Entonces, cuanto mayor sea el área S de las placas del capacitor, mayor será el valor de Er y cuanto menor sea la distancia d entre las placas, mayor será la capacitancia del capacitor. La unidad básica de capacitancia del SI es el faradio (F). La capacidad de 1F es muy grande. En ingeniería eléctrica se suelen utilizar unidades de capacitancia submúltiples:
microfaradio (μF), 1 μF = 1*10 -6 F,
nanofaradio (nF), 1nF = 1*10 -9 F, y
picofaradio (pF), 1pF = 1*10 -12 F.
Al elegir un dieléctrico para condensadores, además de la constante dieléctrica relativa del dieléctrico, se tienen en cuenta dos parámetros más importantes:
1) Resistencia eléctrica: la resistencia del dieléctrico cuando se aplica alto voltaje a las almohadillas del condensador. Con una resistencia eléctrica baja, puede ocurrir una falla eléctrica y el dieléctrico se convertirá en un conductor de corriente eléctrica;
2) Resistividad de volumen: la resistencia eléctrica de un dieléctrico a la corriente continua. Cuanto mayor sea la resistividad del dieléctrico, menor será la fuga de cargas acumuladas en el condensador.
CONDENSADOR EN UN CIRCUITO DE CC. En el gráfico, la acumulación de carga por un condensador se ve como se muestra en la Figura 1.
El tiempo de carga del condensador depende de la capacitancia del condensador (al mismo voltaje aplicado). Cuanto mayor sea la capacidad del condensador, mayor será el tiempo de carga. Se observa una imagen similar (Fig. 2) cuando se descarga un condensador en una resistencia. A la misma resistencia, el tiempo de descarga es mayor para un condensador de mayor capacidad.
CONDENSADOR EN CIRCUITO AC. Si el voltaje aplicado al elemento capacitivo cambia de amplitud (voltaje alterno), entonces la carga del capacitor también cambiará, es decir, aparecerá una corriente en el elemento capacitivo.
La corriente Ic que pasa a través del capacitor depende de la frecuencia f del voltaje alterno aplicado y de la capacitancia C del capacitor. Si para corriente continua la resistencia del capacitor se puede considerar igual a infinito, entonces para corriente alterna el capacitor tiene una cierta resistencia. La resistencia de corriente alterna del condensador Rc se calcula utilizando la fórmula que se muestra en la figura.
En la fórmula para calcular la capacitancia a corriente alterna, la frecuencia se expresa en hercios y la capacitancia del capacitor en faradios. De la fórmula se puede ver que al aumentar la frecuencia f, con una capacitancia constante del capacitor, la resistencia Rc disminuye, de manera similar, con un aumento en la capacitancia del capacitor a una frecuencia constante, la resistencia Rc también disminuye. Los condensadores, así como las resistencias, se pueden conectar en paralelo o en serie para obtener una capacitancia Co determinada. En la figura se muestran las fórmulas para calcular la capacitancia resultante.
DISEÑO, PARÁMETROS Y TIPOS DE CONDENSADORES.
Supongamos que estamos diseñando un condensador e intentemos, teniendo ya ciertos conocimientos, calcular la capacitancia del condensador. Como es sabido, la capacitancia de un condensador depende del área de las placas S, de la distancia entre las placas d y de la constante dieléctrica Er del dieléctrico utilizado. Las placas de los condensadores están hechas de metales con buena conductividad eléctrica: aluminio, cobre, plata, oro. La capacitancia del capacitor no depende del grosor de las placas, por lo que cuanto más delgadas sean las placas del capacitor, mejor: ahorramos metal y reducimos el volumen geométrico del capacitor.
La distancia d no debe ser demasiado pequeña para evitar una rotura eléctrica del dieléctrico.
Elijamos el material más común como dieléctrico: getinax con Er igual a 6 ... 8. Tomemos Er para nuestro condensador igual a 7.
El área S se calcula para una placa de condensador, siempre que las dimensiones lineales de las placas sean las mismas. Si una de las placas tiene una longitud o un ancho más corto, entonces se calcula el área para la placa más pequeña.
Todas las dimensiones (largo y ancho de los paramentos y la distancia entre ellos) deben expresarse en metros. Tomemos las dimensiones como se muestra en la figura. Sustituyamos nuestros datos en la fórmula para calcular la capacitancia del capacitor: C = Er * Eo * S / d;
C = 7 * 8,854 * 10 -12 * 0,0025 / 0,001 = 0,000000000155F (faradios).
Elevemos el resultado a la duodécima potencia para obtener el valor de capacitancia en picofaradios:
C = 0,000000000155 12 = 155 pF.
La capacitancia del capacitor de 155 pf que obtuvimos es muy pequeña; generalmente estos capacitores se usan en equipos que operan a altas frecuencias de corriente alterna del orden de 1 a 600 MHz (megahercios).
Imaginemos que estamos desarrollando una radio de bolsillo en miniatura que requiere unos 30 de estos condensadores. 
Si instalamos 30 condensadores que hemos desarrollado en un circuito, sin contar otros componentes de radio necesarios, entonces nuestro receptor de radio no resultará en miniatura. La cuestión es que el volumen de nuestros condensadores por sí solo resultará tal que de ninguna manera se puede considerar aceptable.
El volumen de un condensador Vc es igual a Vc = 5 cm * 5 cm * 0,1 cm.
Vc = 2,5 cm al cubo. Entonces el volumen de 30 condensadores será igual a:
V = 30 * 2,5 = 75 cm al cubo.
¿Qué hacer, cómo reducir el volumen geométrico de un condensador para su uso en equipos de radio en miniatura? Para solucionar este problema, la distancia entre las placas se reduce tanto como sea posible, luego la capacitancia aumenta y el volumen geométrico del capacitor disminuye. Pero la distancia se reduce a ciertos límites; de lo contrario, el condensador se romperá incluso con un voltaje bajo suministrado al condensador. En este sentido, en cada condensador se indica la tensión que puede soportar. 
Para reducir el área de las placas, el condensador se hace multicapa y consta de varios condensadores conectados en paralelo (recuerde la fórmula para la conexión en paralelo de condensadores).
Las películas delgadas hechas de materiales sintéticos se utilizan como dieléctrico en los condensadores en miniatura, y como placas se utilizan láminas metálicas, generalmente de aluminio.
El cuerpo del condensador suele indicar su tipo, capacidad y tensión de funcionamiento. Los parámetros restantes del condensador se determinan a partir de libros de referencia. La capacitancia de un condensador se indica de manera diferente que en los diagramas eléctricos. Por ejemplo, una capacitancia de 2,2 pF se denomina 2P2, una capacitancia de 1500 pF es 1H5, una capacitancia de 0,1 µF es M1, una capacitancia de 2,2 µF es 2M2, una capacitancia de 10 µF es 10M.
Con los condensadores convencionales KM, KD, MBM, etc., es difícil obtener una gran capacidad con pequeñas dimensiones, por lo que se han desarrollado los llamados condensadores electrolíticos en los que se utiliza como líquido electrolítico especial con un Er muy alto; dieléctrico. La capacidad de estos condensadores puede alcanzar cientos de miles de microfaradios. La desventaja de tales condensadores es el bajo voltaje de funcionamiento (hasta 500 V) y el cumplimiento obligatorio de la polaridad cuando se conectan al circuito.
Para configurar y ajustar ciertos tipos de equipos de radio, como una radio o un televisor, se utilizan condensadores especiales con capacitancia variable.
Dependiendo de su finalidad, estos condensadores se denominan "condensadores de sintonización" y "condensadores variables".
La capacitancia de los condensadores variables y de sintonización se cambia mecánicamente, cambiando la distancia entre las placas o cambiando el área de las placas. Se utiliza aire o porcelana como dieléctrico en dichos condensadores.
En conclusión, cabe señalar que en la actualidad, debido al rápido desarrollo de la radioelectrónica, prácticamente no se utilizan condensadores trimmer y variables. Se reemplazan con éxito por filtros especiales y dispositivos semiconductores que no requieren cambios mecánicos en los parámetros.
>> Condensador en circuito CA
§ 33 CONDENSADOR EN CIRCUITO DE CA
La corriente continua no puede fluir a través de un circuito que contenga un condensador. De hecho, en este caso el circuito resulta abierto, ya que las placas del condensador están separadas por un dieléctrico.
La corriente alterna puede fluir a través de un circuito que contiene un condensador. Esto se puede verificar mediante un experimento simple.
Tengamos fuentes de voltaje continuo y alterno, y el voltaje constante en los terminales de la fuente es igual al valor efectivo del voltaje alterno. El circuito consta de un condensador y una lámpara incandescente (figura 4.13), conectados en serie. Cuando se enciende el voltaje continuo (el interruptor se gira hacia la izquierda, el circuito se conecta a los puntos AA"), la lámpara no se enciende. Pero cuando se enciende el voltaje alterno (el interruptor se gira hacia la derecha, el circuito está conectado a los puntos BB"), la lámpara se enciende si la capacitancia del condensador es lo suficientemente grande.
¿Cómo puede fluir corriente alterna a través del circuito si en realidad está abierto (las cargas no pueden moverse entre las placas del capacitor)? El caso es que el condensador se carga y descarga periódicamente bajo la influencia de una tensión alterna. La corriente que fluye en el circuito cuando se recarga el condensador calienta el filamento de la lámpara.
Establezcamos cómo cambia la intensidad de la corriente con el tiempo en un circuito que contiene solo un capacitor, si se puede despreciar la resistencia de los cables y las placas del capacitor (figura 4.14).
voltaje del condensador
La intensidad de la corriente, que es la derivada del tiempo de la carga, es igual a:
En consecuencia, las fluctuaciones de corriente están por delante en fase de las fluctuaciones de voltaje en el capacitor en (figura 4.15). 
La amplitud de la corriente es:
Yo m = U m C. (4.29)
Si ingresa la designación
y en lugar de las amplitudes de corriente y voltaje usando sus valores efectivos, obtenemos
El valor Xc, el inverso del producto C de la frecuencia cíclica y la capacitancia eléctrica del capacitor, se llama capacitancia. El papel de esta cantidad es similar al papel de la resistencia activa R en la ley de Ohm (ver fórmula (4.17)). El valor efectivo de la corriente está relacionado con el valor efectivo del voltaje en el capacitor de la misma manera que la corriente y el voltaje están relacionados según la ley de Ohm para una sección de un circuito de CC. Esto nos permite considerar el valor de Xc como la resistencia del condensador a la corriente alterna (capacitancia).
Cuanto mayor sea la capacidad del condensador, mayor será la corriente de recarga. Esto es fácil de detectar por el aumento de la incandescencia de la lámpara a medida que aumenta la capacitancia del condensador. Si bien la resistencia de un capacitor a la corriente continua es infinitamente grande, su resistencia a la corriente alterna tiene un valor finito X c. A medida que aumenta la capacidad, disminuye. También disminuye al aumentar la frecuencia.
En conclusión, observamos que durante el cuarto de período en que el capacitor se carga a su voltaje máximo, la energía ingresa al circuito y se almacena en el capacitor en forma de energía de campo eléctrico. En el siguiente cuarto del periodo, cuando el condensador se descarga, esta energía se devuelve a la red.
La resistencia de un circuito con condensador es inversamente proporcional al producto de la frecuencia cíclica y la capacitancia eléctrica. Las fluctuaciones de corriente van por delante de las fluctuaciones de tensión en fase.
1. ¿Cómo se relacionan entre sí los valores efectivos de corriente y voltaje en un capacitor en un circuito de corriente alterna?
2. ¿Se libera energía en un circuito que contiene sólo un condensador si se puede despreciar la resistencia activa del circuito?
3. El disyuntor es una especie de condensador. ¿Por qué el interruptor abre el circuito de manera confiable?
Myakishev G. Ya., Física. 11º grado: educativo. para educación general Instituciones: básica y perfil. niveles / G. Ya Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; editado por V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17ª ed., revisada. y adicional - M.: Educación, 2008. - 399 p.: enfermo.
Planificación temática de calendario, tareas para escolares de 11º grado en descarga de física, Física y astronomía en línea
Señores, en el artículo de hoy me gustaría considerar una pregunta tan interesante como condensador de CA. Este tema es muy importante en electricidad, ya que en la práctica los condensadores son omnipresentes en circuitos con corriente alterna y, en este sentido, es muy útil tener una comprensión clara de las leyes por las cuales cambian las señales en este caso. Consideraremos estas leyes hoy y al final resolveremos un problema práctico de determinar la corriente a través de un capacitor.
Señores, ahora el punto más interesante para nosotros es cómo se relacionan entre sí el voltaje en el capacitor y la corriente a través del capacitor en el caso en que el capacitor está en el circuito de señal alterna.
¿Por qué inmediatamente variable? Sí, simplemente porque el condensador está en el circuito. corriente continua sin complicaciones. La corriente fluye a través de él sólo en el primer momento mientras el condensador está descargado. Luego se carga el capacitor y listo, no hay corriente (sí, sí, escuché que la gente ya empezó a gritar que la carga del capacitor teóricamente dura un tiempo infinitamente largo, y también puede tener una resistencia de fuga, pero para ahora estamos descuidando esto). Condensador cargado para permanente actual - ¿Cómo es eso? circuito abierto. ¿Cuándo tenemos la oportunidad? variable actual - Aquí todo es mucho más interesante. Resulta que en este caso la corriente puede fluir a través del condensador y el condensador en este caso es, por así decirlo, equivalente resistor con una resistencia bien definida (si por ahora te olvidas de todo tipo de cambios de fase, hablaremos más sobre eso a continuación). Necesitamos obtener de alguna manera la relación entre la corriente y el voltaje a través del capacitor.
Por ahora asumiremos que en el circuito AC solo hay un capacitor y listo. Sin ningún otro componente como resistencias o inductores. Permítanme recordarles que en el caso de que solo tengamos resistencias en el circuito, este problema se resuelve de manera muy simple: la corriente y el voltaje están interconectados mediante la ley de Ohm. Hemos hablado de esto más de una vez. Allí todo es muy sencillo: divide el voltaje por la resistencia y obtén la corriente. ¿Pero qué pasa con el condensador? Después de todo, un condensador no es una resistencia. La física de los procesos allí es completamente diferente, por lo que no es posible conectar simplemente corriente y voltaje entre sí. Sin embargo, esto debe hacerse, así que intentemos razonar.
Primero volvamos. Muy atrás. Incluso muy lejos. A mi primer artículo en este sitio. Los veteranos tal vez recuerden que este era un artículo sobre la fuerza actual. En este mismo artículo había una expresión interesante que relacionaba la fuerza de la corriente y la carga que fluye a través de la sección transversal del conductor. Esta es la misma expresión
Alguien podría argumentar que en ese artículo sobre la fuerza actual la entrada fue a través Δq Y Δt- algunas cantidades muy pequeñas de carga y el tiempo durante el cual esta carga pasa a través de la sección transversal del conductor. Sin embargo, aquí usaremos la notación vía dq Y dt- a través de diferenciales. Necesitaremos tal representación más adelante. Si no te adentras en las tierras salvajes de matan, entonces esencialmente dq Y dt no hay ninguna diferencia particular aquí de Δq Y Δt. Por supuesto, las personas con profundos conocimientos en matemáticas superiores pueden discutir esta afirmación, pero en este momento no quiero concentrarme en estas cosas.
Entonces, recordamos la expresión de fuerza actual. Recordemos ahora cómo se relacionan las capacitancias de un capacitor entre sí. CON, cargar q, que ha acumulado en sí mismo, y la tensión Ud. en el condensador, que se formó en este caso. Bueno, recordamos que si un condensador ha acumulado algún tipo de carga, inevitablemente surgirá voltaje en sus placas. También hablamos de todo esto antes, en este artículo. Necesitaremos esta fórmula, que simplemente conecta la carga con el voltaje.
Expresemos la carga del condensador a partir de esta fórmula:
Y ahora existe una gran tentación de sustituir esta expresión por la carga del condensador en la fórmula anterior para la intensidad de la corriente. Mire más de cerca: ¡entonces la intensidad de la corriente, la capacitancia del capacitor y el voltaje en el capacitor estarán interconectados! Hagamos esta sustitución sin demora:
Nuestra capacitancia es la cantidad. constante. esta determinado únicamente por el propio condensador, su estructura interna, tipo dieléctrico y todo eso. Hablamos de todo esto en detalle en uno de los artículos anteriores. Por lo tanto, la capacidad CON el condensador, al ser una constante, se puede sacar de forma segura como signo diferencial (estas son las reglas para trabajar con estos mismos diferenciales). Pero con tensión Ud.¡No puedes hacer eso! El voltaje a través del capacitor cambiará con el tiempo.. ¿Por qué sucede esto? La respuesta es elemental: a medida que la corriente fluye a través de las placas del capacitor, obviamente, la carga cambiará. Y un cambio en la carga ciertamente conducirá a un cambio en el voltaje a través del capacitor. Por lo tanto, el voltaje puede considerarse como una determinada función del tiempo y no puede eliminarse del diferencial. Entonces, habiendo realizado las transformaciones especificadas anteriormente, obtenemos la siguiente entrada:
Señores, me apresuro a felicitarlos: acabamos de recibir una expresión muy útil que relaciona el voltaje aplicado a un capacitor y la corriente que fluye a través de él. Por lo tanto, si conocemos la ley del cambio de voltaje, podemos encontrar fácilmente la ley del cambio de corriente a través de un capacitor simplemente encontrando la derivada.
Pero ¿qué pasa en el caso contrario? Digamos que conocemos la ley del cambio de corriente a través de un capacitor y queremos encontrar la ley del cambio de voltaje a través de él. Los lectores con conocimientos de matemáticas probablemente ya habrán adivinado que para resolver este problema basta con integrar la expresión escrita anteriormente. Es decir, el resultado se verá así:
De hecho, ambas expresiones son más o menos lo mismo. Solo el primero se usa cuando conocemos la ley del cambio de voltaje a través del capacitor y queremos encontrar la ley del cambio de corriente a través de él, y el segundo, cuando sabemos cómo cambia la corriente a través del capacitor. y queremos encontrar la ley del cambio de voltaje. Para recordar mejor todo este asunto, señores, les he preparado un cuadro explicativo. Se muestra en la Figura 1.
Figura 1 - Imagen explicativa
Básicamente, describe conclusiones en forma condensada que sería bueno recordar.
Señores, tengan en cuenta... las expresiones resultantes son válidas para cualquier ley de cambio de corriente y voltaje. No es necesario que haya seno, coseno, meandro ni nada más. Si tiene alguna ley de cambio de voltaje completamente arbitraria, incluso completamente salvaje, no descrita en ninguna literatura Utah), suministrado al capacitor, usted, al diferenciarlo, puede determinar la ley de cambio de corriente a través del capacitor. Y de manera similar, si conoces la ley del cambio de corriente a través de un capacitor Él) luego, habiendo encontrado la integral, puedes encontrar cómo cambiará el voltaje.
Entonces, descubrimos cómo conectar corriente y voltaje entre sí para absolutamente cualquier opción, incluso las más locas, para cambiarlos. Pero algunos casos especiales no son menos interesantes. Por ejemplo, el caso de alguien que ya nos ha enamorado a todos sinusoidal actual Ocupémonos de ello ahora.
Sea el voltaje a través de un capacitor de capacidad do cambia según la ley del seno de esta manera
Analizamos en detalle un poco antes qué cantidad física se esconde detrás de cada letra en esta expresión. ¿Cómo cambiará la situación actual en este caso? Usando el conocimiento que ya hemos adquirido, sustituyamos estúpidamente esta expresión en nuestra fórmula general y encontremos la derivada.
O puedes escribirlo así
Señores, quiero recordarles que la única diferencia entre seno y coseno es que uno está desfasado con respecto al otro 90 grados. Bueno, o, para decirlo en términos matemáticos, entonces 
. ¿No está claro de dónde viene esta expresión? Googlealo fórmulas de reducción. Es algo útil, no estaría de más saberlo. Mejor aún, si estás familiarizado con círculo trigonométrico, todo esto se puede ver muy claramente en él.
Señores, señalaré inmediatamente un punto. En mis artículos no hablaré sobre las reglas para encontrar derivadas y tomar integrales. Espero que tenga al menos una comprensión general de estos puntos. Sin embargo, incluso si no sabes cómo hacer esto, intentaré presentar el material de tal manera que la esencia de las cosas quede clara incluso sin estos cálculos intermedios. Entonces, ahora hemos recibido una conclusión importante: si el voltaje en el capacitor cambia de acuerdo con la ley del seno, entonces la corriente que lo atraviesa cambiará de acuerdo con la ley del coseno. Es decir, la corriente y el voltaje en el capacitor se desplazan entre sí en fase 90 grados. Además, podemos encontrar con relativa facilidad el valor de amplitud de la corriente (estos son los factores que aparecen delante del seno). Pues ese es ese pico, ese máximo que alcanza la corriente. Como puedes ver, depende de la capacidad. do condensador, la amplitud del voltaje aplicado a él Ud. m y frecuencias ω . Es decir, cuanto mayor es el voltaje aplicado, mayor es la capacitancia del capacitor y cuanto mayor es la frecuencia del cambio de voltaje, mayor es la amplitud de la corriente a través del capacitor. Construyamos un gráfico que represente en un campo la corriente a través del capacitor y el voltaje a través del capacitor. Aún no hay números específicos, solo mostramos la calidad. Este gráfico se presenta en la Figura 2 (se puede hacer clic en la imagen).
Figura 2: Corriente a través del capacitor y voltaje a través del capacitor.
En la Figura 2, el gráfico azul es la corriente sinusoidal a través del capacitor y el gráfico rojo es el voltaje sinusoidal a través del capacitor. En esta figura se ve muy claramente que la corriente está por delante del voltaje (los picos de la sinusoide actual se encuentran A la izquierda picos correspondientes de la tensión sinusoide, es decir, vienen más temprano).
Ahora hagamos el trabajo al revés. Conozcamos la ley del cambio actual. I(t) a través de un condensador con una capacidad do. Y sea esta ley también sinusoidal.
Determinemos cómo cambiará el voltaje en el condensador en este caso. Usemos nuestra fórmula general con la integral:
Por absoluta analogía con los cálculos ya escritos, la tensión se puede representar de esta manera.
Aquí utilizamos nuevamente información interesante de trigonometría que 
. Y otra vez fórmulas de reducción acudirán en su ayuda si no está claro por qué sucedió así.
¿Qué conclusión podemos sacar de estos cálculos? Y la conclusión sigue siendo la misma que ya se ha hecho: la corriente a través del capacitor y el voltaje en el capacitor están desfasados entre sí 90 grados. Además, se desplazan por una razón. Actual adelante Voltaje. ¿Por qué es así? ¿Cuál es la física del proceso detrás de esto? Vamos a resolverlo.
imaginemos que descargado Conectamos el condensador a una fuente de voltaje. En el primer momento no hay ninguna carga en el condensador: está descargado. Y como no hay cargas, entonces no hay voltaje. Pero hay una corriente, aparece inmediatamente cuando el condensador se conecta a la fuente. ¿Se dan cuenta, señores? Todavía no hay voltaje (no ha tenido tiempo de aumentar), pero ya hay corriente.. Y además, en este mismo momento de conexión, la corriente en el circuito es máxima (un condensador descargado equivale esencialmente a un cortocircuito en el circuito). Hasta aquí el desfase entre voltaje y corriente. A medida que fluye la corriente, la carga comienza a acumularse en las placas del capacitor, es decir, el voltaje comienza a aumentar y la corriente disminuye gradualmente. Y después de un tiempo, se acumulará tanta carga en las placas que el voltaje en el capacitor será igual al voltaje de la fuente y la corriente en el circuito se detendrá por completo.
Ahora consigamos este cargado Desconectamos el condensador de la fuente y lo cortocircuitamos. ¿Qué obtendremos? Pero prácticamente lo mismo. En el primer momento, la corriente será máxima y el voltaje en el condensador seguirá siendo el mismo sin cambios. Es decir, nuevamente la corriente avanza y el voltaje cambia después. A medida que la corriente fluye, el voltaje comenzará a disminuir gradualmente y cuando la corriente se detenga por completo, también llegará a ser cero.
Para una mejor comprensión de la física de los procesos en curso, puede utilizar una vez más analogía de plomería. Imaginemos que un condensador cargado es un tanque lleno de agua. Este depósito tiene un grifo en la parte inferior por el que se puede drenar el agua. Abramos este grifo. En cuanto lo abrimos, el agua fluirá inmediatamente. Y la presión en el tanque disminuirá gradualmente a medida que el agua salga. Es decir, en términos generales, un chorrito de agua de un grifo supera el cambio de presión, del mismo modo que la corriente en un condensador supera el cambio de voltaje a través de él.
Se puede realizar un razonamiento similar para una señal sinusoidal, cuando la corriente y el voltaje cambian según la ley del seno, y también para cualquier señal. Espero que el punto esté claro.
tomemos un poco calculo practico corriente alterna a través de un capacitor y trazar gráficas.
Tengamos una fuente de voltaje sinusoidal, el valor efectivo es 220 voltios y frecuencia 50Hz. Bueno, es decir, todo es exactamente igual que en nuestros enchufes. Un condensador con una capacidad de 1 µF. Por ejemplo, un condensador de película. K73-17, diseñado para una tensión máxima de 400 V (y los condensadores para tensiones inferiores nunca deben conectarse a una red de 220 V), está disponible con una capacidad de 1 μF. Para que os hagáis una idea de a qué nos enfrentamos, en la Figura 3 he colocado una fotografía de este animal (gracias a Diamond por la foto)
Figura 3: Buscando corriente a través de este capacitor
Es necesario determinar qué amplitud de corriente fluirá a través de este capacitor y construir gráficos de corriente y voltaje.
Primero necesitamos escribir la ley del cambio de voltaje en un tomacorriente. si lo recuerdas amplitud el valor de voltaje en este caso es de aproximadamente 311 V. En este artículo se puede leer por qué es así, de dónde viene y cómo escribir la ley de los cambios de voltaje en un tomacorriente. Inmediatamente presentaremos el resultado. Entonces, el voltaje en el tomacorriente cambiará según la ley.
Ahora podemos usar la fórmula obtenida anteriormente, que relacionará el voltaje en el tomacorriente con la corriente a través del capacitor. El resultado se verá así
Simplemente sustituimos en la fórmula general la capacitancia del condensador especificada en la condición, el valor de amplitud del voltaje y la frecuencia circular del voltaje de la red. Como resultado, después de multiplicar todos los factores tenemos la siguiente ley de cambio actual:
Eso es todo, señores. Resulta que el valor de la amplitud de la corriente a través del condensador es ligeramente inferior a 100 mA. ¿Es mucho o poco? La pregunta no se puede considerar correcta. Según los estándares de los equipos industriales, donde aparecen cientos de amperios de corriente, esto es muy poco. Y también para los electrodomésticos, donde no son infrecuentes decenas de amperios. Sin embargo, ¡incluso una corriente así representa un gran peligro para los humanos! De esto se deduce que no debe agarrar un condensador de este tipo conectado a una red de 220 V. Sin embargo, según este principio también es posible fabricar las denominadas fuentes de alimentación con condensador de extinción. Bueno, este es un tema para un artículo aparte y no lo tocaremos aquí.
Todo esto está bien, pero casi nos olvidamos de los gráficos que debemos construir. ¡Necesitamos arreglarlo urgentemente! Entonces, se presentan en la Figura 4 y la Figura 5. En la Figura 4 puede ver un gráfico del voltaje en el enchufe, y en la Figura 5, la ley del cambio de corriente a través de un capacitor conectado a dicho enchufe.
Figura 4 - Gráfico de voltaje de salida
Figura 5 - Gráfico de corriente a través de un capacitor
Como podemos ver en estas imágenes, la corriente y el voltaje se desplazan 90 grados, como debería ser. Y tal vez el lector tenga una idea: si la corriente fluye a través de un capacitor y algo de voltaje cae a través de él, probablemente también debería liberarse algo de energía. Sin embargo, me apresuro a advertirles: para el condensador la situación es absolutamente no así. Si consideramos un capacitor ideal, entonces no se liberará energía en absoluto, incluso cuando la corriente fluya y el voltaje caiga a través de él. ¿Por qué? ¿Cómo es eso? Acerca de esto - en futuros artículos. Eso es todo por hoy. ¡Gracias por leer, buena suerte y hasta la próxima!
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08.11.2014 18:23
¿Recuerdas qué es un condensador? Déjame recordarte. Un condensador, también conocido popularmente como “conder”, consta de dos placas aisladas. Cuando se aplica brevemente un voltaje constante al capacitor, se carga y retiene esta carga. La capacitancia del condensador depende de para cuántos "lugares" están diseñadas las placas, así como de la distancia entre ellas. Veamos el circuito más simple de un condensador ya cargado:
Entonces, aquí vemos ocho "ventajas" en una portada y la misma cantidad de "menos" en la otra. Bueno, como sabes, los opuestos se atraen) Y cuanto menor es la distancia entre las placas, más fuerte es el "amor". Por lo tanto, el más "ama" al menos, y como el amor es mutuo, significa que el menos también "ama". el plus)). Por lo tanto, esta atracción evita que se descargue un condensador ya cargado.
Para descargar un condensador, basta con construir un "puente" para que se encuentren los "pros" y los "menos". Eso es estúpido...
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Un condensador (de la palabra latina "condensare" - "compacto", "espesor") es un dispositivo bipolar con un cierto valor o valor variable de capacitancia y baja conductividad, que es capaz de concentrar, acumular y liberar una corriente eléctrica. carga a otros elementos del circuito eléctrico.
Un condensador, o como también se le llama simplemente "conder" para abreviar, es un elemento de un circuito eléctrico, que consiste en la versión más simple de dos electrodos en forma de placas (o placas), que acumulan descargas opuestas y por lo tanto son separados entre sí por un dieléctrico de pequeño espesor en comparación con su tamaño, las propias placas conductoras de electricidad. En la práctica, todos los condensadores fabricados son rollos multicapa de tiras de electrodos en forma de cilindro o paralelepípedo, separados entre sí por capas de dieléctrico.
Principio de funcionamiento de un condensador.
Según el principio de funcionamiento, se parece a una batería sólo a primera vista, pero aún así se diferencia mucho de ella en...
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Condensador en un circuito de CC Carga de un condensador a través de una resistencia
Cuando un condensador se conecta a una fuente de corriente continua, los electrones se mueven hacia la placa inferior bajo la influencia de un campo eléctrico. Como resultado, los fenómenos de inducción electrostática de la placa superior del capacitor van cargas al terminal positivo de la fuente de energía en el circuito, surge una corriente: corriente de carga a medida que las cargas se acumulan en el capacitor, el voltaje aumenta y la carga la corriente disminuye, por lo que el condensador conectado a la fuente de corriente se carga en Uist.
Condensador en circuito DC
La corriente de corta duración en el circuito se llama corriente de carga y, como existe por poco tiempo, dicen que el condensador no deja pasar la corriente continua.
Se cree que el capacitor está cargado si el voltaje a través de él es 0.63 de Uist y esto sucede durante el tiempo
igual...
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El comportamiento de un condensador en un circuito de corriente eléctrica se puede examinar mediante ejemplos prácticos muy sencillos. Un condensador es un dispositivo para almacenar carga y energía de un campo eléctrico. Cómo se carga un condensador. Cuando el circuito está cerrado, fluirá una corriente de carga, es decir, algunos electrones irán de la placa izquierda del condensador a la derecha, y desde el conductor de conexión, la placa derecha se repondrá con un número igual de los mismos electrones. Ambas placas estarán cargadas con cargas opuestas de la misma magnitud y habrá un campo eléctrico en el dieléctrico entre ellas. El capacitor se carga al voltaje que le aplica la fuente de energía. Cuando se descarga un condensador, el exceso de electrones de la placa derecha entrará en el conductor, y la cantidad faltante de electrones entrará desde el conductor a la placa izquierda, lo que significa...
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CONDENSADOR - significa almacenamiento. En equipos electrónicos y de radio, un condensador es un dispositivo de almacenamiento de cargas eléctricas. El condensador más simple consta de dos placas metálicas separadas por una capa dieléctrica. Un dieléctrico es un material que no conduce corriente eléctrica y tiene ciertas propiedades de las que hablaremos un poco más adelante.
Dado que un condensador es un dispositivo de almacenamiento, debe tener una determinada capacidad (volumen para almacenar cargas). La capacitancia de un capacitor se ve afectada por el área de las placas (también llamadas “placas”), la distancia entre las placas y la calidad del dieléctrico. Los buenos dieléctricos incluyen el vacío, la ebonita, la porcelana, la mica, el polietileno, la textolita y muchos otros materiales sintéticos.
La figura muestra un capacitor simple con dos placas paralelas de área S (S = m * n), que están ubicadas en el vacío a una distancia d entre sí.
Si se aplica un voltaje Uab entre las placas superior e inferior del capacitor,...
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Todo es bastante sencillo =)
Creo que está claro y escrito cómo funciona un condensador y qué tipos son.
Funciones:
1. Filtrado de señales. Por ejemplo, tenemos una señal constante que nos gustaría que fuera completamente constante. Pero algunos dispositivos en el circuito interfieren con esto: se encienden y apagan, cambiando ligeramente el voltaje. En estos casos, se coloca un condensador desde esta línea a tierra, un cable especial con el que calculamos todos los voltajes. En estado normal, no fluye corriente a través del capacitor. Tan pronto como haya algún disturbio, todos se arrastrarán hasta el suelo a través de él, sin llegar a nuestra importante unidad. (de lo contrario, es un filtro de paso bajo)
2. Separación de señales. Como ya se dijo, el condensador conduce solo una señal cambiante, sin permitir una constante. Y esto se utiliza en varios amplificadores, por ejemplo, en los de audio. A través de ella, por ejemplo, se conecta la salida de auriculares al dispositivo de reproducción. Y la señal modulada por sonido lo atraviesa libremente. Es más, esto...
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Montemos un circuito con un condensador en el que un generador de corriente alterna crea un voltaje sinusoidal. Veamos qué sucede en el circuito cuando cerramos la llave. Consideraremos el momento inicial cuando el voltaje del generador es cero.
En el primer trimestre del período, el voltaje en los terminales del generador aumentará, comenzando desde cero, y el capacitor comenzará a cargarse. Aparecerá una corriente en el circuito, pero en el primer momento de cargar el condensador, a pesar de que el voltaje en sus placas acaba de aparecer y aún es muy pequeño, la corriente en el circuito (corriente de carga) será la mayor. A medida que aumenta la carga del condensador, la corriente en el circuito disminuye y llega a cero en el momento en que el condensador está completamente cargado. En este caso, la tensión en las placas del condensador, siguiendo estrictamente la tensión del generador, se vuelve en este momento máxima, pero de signo opuesto, es decir, dirigida hacia la tensión del generador.
Arroz. 1. Cambio de corriente y voltaje en un circuito con...
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La electrónica utiliza muchas partes diferentes que juntas permiten una variedad de acciones. Uno de ellos es un condensador. Y en el marco del artículo hablaremos sobre qué tipo de mecanismo es este, cómo funciona, por qué se necesita un condensador y qué hace en los circuitos.
¿Qué es un condensador?
Un condensador es un dispositivo eléctrico pasivo que puede realizar diversas tareas en circuitos debido a su capacidad para acumular carga y energía de campo eléctrico. Pero la principal gama de aplicaciones se encuentra en filtros para rectificadores y estabilizadores. Así, gracias a los condensadores, se transmite una señal entre las etapas del amplificador, se establecen intervalos de tiempo y se construyen filtros de paso alto y bajo. Por sus propiedades también se utiliza para la selección de frecuencia en diferentes generadores.
En este caso, no sólo los condensadores son de interés desde el punto de vista material. El precio de dichos productos necesarios puede estar en...
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Se ha escrito mucho sobre condensadores, ¿merece la pena añadir un par de miles de palabras más a las millones que ya existen? ¡Lo agregaré! Creo que mi presentación será útil. Después de todo, esto se hará teniendo en cuenta los objetivos de este sitio.
Qué es un condensador Cómo funciona Cómo funciona Dónde se utiliza Tipos de condensadores
¿Qué es un condensador eléctrico?
Hablando en ruso, a un condensador se le puede llamar “dispositivo de almacenamiento”. Es aún más claro de esta manera. Además, así es exactamente como se traduce este nombre a nuestro idioma. Un vaso también puede denominarse condensador. Sólo él acumula líquido en sí mismo. O una bolsa. Sí, una bolsa. Resulta que también es un dispositivo de almacenamiento. Acumula todo lo que ponemos allí. ¿Qué tiene que ver el condensador eléctrico con esto? Es lo mismo que un vaso o una bolsa, pero sólo acumula carga eléctrica.
Imagínese una imagen: una corriente eléctrica pasa por un circuito, resistencias y conductores se encuentran a lo largo de su camino y, bam, aparece un condensador (vidrio). ¿Qué pasará? Como sabes, la corriente es un flujo...
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En todos los dispositivos electrónicos y de ingeniería de radio, además de transistores y microcircuitos, se utilizan condensadores. Algunos circuitos tienen más, otros tienen menos, pero prácticamente no hay circuito electrónico sin condensadores.
Al mismo tiempo, los condensadores pueden realizar diversas tareas en los dispositivos. En primer lugar, se trata de capacitancias en los filtros de rectificadores y estabilizadores. Utilizando condensadores, se transmite una señal entre las etapas del amplificador, se construyen filtros de paso bajo y alto, se establecen intervalos de tiempo en retrasos de tiempo y se selecciona la frecuencia de oscilación en varios generadores.
Los condensadores tienen su origen en la jarra de Leyden, que fue utilizada por el científico holandés Pieter van Musschenbroeck en sus experimentos a mediados del siglo XVIII. Vivía en la ciudad de Leiden, por lo que no es difícil adivinar por qué se llamaba así esta jarra.
En realidad, era un frasco de vidrio común y corriente, forrado por dentro y por fuera con papel de aluminio: estaniol. Fue usado en el mismo...
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VI. Dependencia de la capacitancia del condensador del tiempo y la temperatura.
V. Polarización de dieléctricos
IV. Capacidad nominal y desviaciones permitidas.
III. Capacidad
Sistema de símbolos y marcado de condensadores.
II. Clasificación de condensadores.
Dependiendo del propósito, se distinguen los condensadores de uso general y especial. El grupo de uso general incluye condensadores ampliamente utilizados en la mayoría de los tipos y clases de equipos (condensadores de bajo voltaje). Todos los demás condensadores son especiales. Estos incluyen alto voltaje, pulso, supresión de ruido, arranque, dosimétrico, etc.
Según la naturaleza del cambio de capacitancia, se distinguen capacitores de capacitancia fija, capacitancia variable y capacitores de sintonización. Para los condensadores de capacitancia constante, la capacitancia es fija y no cambia durante el funcionamiento. Condensadores variables: permiten que la capacitancia cambie durante el funcionamiento...
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¿Fluye corriente a través del capacitor?
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La experiencia cotidiana de los radioaficionados demuestra de forma convincente que a través del condensador no pasa corriente continua, pero sí corriente alterna. Por ejemplo, puedes conectar una lámpara o un altavoz a través de un condensador y seguirán funcionando. Para entender por qué sucede esto, veamos el diseño de un condensador. Un condensador consta de dos o más placas metálicas separadas por un dieléctrico. Este dieléctrico suele ser mica, aire o cerámica, que son los mejores aislantes. Es bastante natural que la corriente continua no pueda pasar a través de un aislante de este tipo. Pero, ¿por qué pasa corriente alterna a través de él? Esto parece tanto más extraño cuanto que las mismas cerámicas, en forma, por ejemplo, de rodillos de porcelana, aíslan perfectamente los cables de corriente alterna, y la mica, perfectamente...
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4.7. CONDENSADOR EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO
En la figura. La figura 4.11 muestra un circuito generador eléctrico que contiene un condensador. Una vez que se enciende el circuito, un voltímetro conectado al circuito indicará el voltaje total del generador. La aguja del amperímetro se pondrá a cero: no puede fluir corriente a través del aislamiento del condensador.
Pero sigamos cuidadosamente la aguja del amperímetro al encender un condensador descargado. Si el amperímetro es lo suficientemente sensible y la capacitancia del condensador es grande, entonces no es difícil detectar la oscilación de la aguja: inmediatamente después de encenderla, la aguja pasará de cero y luego volverá rápidamente a su posición original.
Arroz. 4.11. Circuito generador eléctrico que contiene un condensador.
Esta experiencia muestra que cuando se encendió el capacitor (mientras se cargaba), fluyó una corriente en el circuito: las cargas se movían en él: los electrones de la placa conectada al polo positivo de la fuente se movieron a la placa conectada al polo negativo.
Tan pronto como el condensador...
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¿Qué es un condensador?
Un condensador es un dispositivo bipolar común que se utiliza en varios circuitos eléctricos. Tiene capacidad constante o variable y se caracteriza por una baja conductividad, es capaz de acumular una carga de corriente eléctrica y transmitirla a otros elementos del circuito eléctrico;
Los ejemplos más simples consisten en dos electrodos de placa separados por un dieléctrico y que acumulan cargas opuestas. En condiciones prácticas utilizamos condensadores con una gran cantidad de placas separadas por un dieléctrico.
Principio de funcionamiento
El propósito de un capacitor y el principio de su funcionamiento son preguntas comunes que hacen los principiantes en ingeniería eléctrica. En los circuitos eléctricos, estos dispositivos se pueden utilizar para diversos fines, pero su función principal es almacenar carga eléctrica, es decir, dicho dispositivo recibe corriente eléctrica, la almacena y posteriormente la transfiere al circuito. Para una mejor comprensión del principio de funcionamiento...
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Carga y descarga de un condensador. Un condensador es un dispositivo que puede almacenar cargas eléctricas. El condensador más simple son dos placas metálicas (electrodos) separadas por algún tipo de dieléctrico. El condensador 2 se puede cargar conectando sus electrodos a la fuente 1 de energía eléctrica de corriente continua (Fig. 181, a).
Cuando se carga un condensador, los electrones libres presentes en uno de sus electrodos se precipitan hacia el polo positivo de la fuente, como resultado de lo cual este electrodo queda cargado positivamente. Los electrones del polo negativo de la fuente fluyen hacia el segundo electrodo y crean un exceso de electrones en él, por lo que queda cargado negativamente. Como resultado del flujo de corriente de carga i3, se forman cargas iguales pero opuestas en ambos electrodos del condensador y surge un campo eléctrico entre ellos, creando una cierta diferencia de potencial entre los electrodos del condensador. Cuando esta diferencia...
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Un condensador es un elemento de un circuito eléctrico que, aunque de pequeño tamaño, puede acumular cargas eléctricas de magnitud suficientemente grande. El modelo más simple de condensador son dos electrodos, entre los cuales hay un dieléctrico. El papel del dieléctrico lo desempeñan el papel, el aire, la mica y otros materiales aislantes, cuya tarea es evitar el contacto de las placas.
Propiedades
Capacidad. Ésta es la propiedad principal de un condensador. Medido en faradios y calculado utilizando la siguiente fórmula (para un condensador de placas paralelas):
donde C, q, U son respectivamente la capacitancia, carga, voltaje entre las placas, S es el área de las placas, d es la distancia entre ellas, es la constante dieléctrica, es la constante dieléctrica igual a 8.854*10^ -12 F/m..
Polaridad del condensador;
Tensión nominal;
Capacidad específica y otros.
El valor de capacitancia del capacitor depende de
Zona de placa. Esto queda claro desde...
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Detalles 08 mayo 2017Señores, el artículo de hoy puede considerarse de alguna manera una continuación del anterior. Al principio incluso quería poner todo este material en un solo artículo. Pero resultó ser bastante, había nuevos proyectos en el horizonte y terminé dividiendolo en dos. Entonces, hoy hablaremos de. Obtendremos una expresión mediante la cual podemos calcular la resistencia de cualquier condensador conectado a un circuito de corriente alterna, y al final del artículo consideraremos varios ejemplos de dichos cálculos.
Imaginemos que tenemos un condensador que está conectado a un circuito de corriente alterna. No hay más componentes en el circuito, solo un capacitor y listo (Figura 1).
Figura 1 - Condensador en un circuito de CA
Se aplica algo de voltaje alterno a sus placas. Utah), y algo de corriente fluye a través de él Él). Conociendo uno, puedes encontrar fácilmente otro. Para ello sólo hace falta recordar el artículo anterior sobre condensador de CA, allí hablamos de todo esto con cierto detalle. Supondremos que la corriente a través del capacitor varía según una ley sinusoidal como esta
En el último artículo llegamos a la conclusión de que si la corriente cambia de acuerdo con esta ley, entonces el voltaje en el capacitor debería cambiar de la siguiente manera
Hasta el momento no hemos registrado nada nuevo; todo esto es una repetición literal de los cálculos del artículo anterior. Y ahora es el momento de transformarlos un poco, darles un aspecto ligeramente diferente. Para ser específicos, ¡necesitamos pasar a una representación compleja de señales! ¿Recuerdas que había un tema aparte sobre esto? En él dije que es necesario comprender algunos puntos en artículos posteriores. Acaba de llegar el momento de recordar todas estas astutas unidades imaginarias. Para ser específicos, ahora necesitamos indicativo escribir un número complejo. Como recordamos del artículo sobre números complejos en ingeniería eléctrica, si tenemos una señal sinusoidal de la forma
entonces se puede representar en forma exponencial así
Por qué es así, de dónde viene, qué significa la carta aquí: todo ya se ha discutido en detalle. Para repetir, puedes seguir el enlace y leer todo nuevamente.
Apliquemos ahora esta representación compleja a nuestra fórmula de voltaje del capacitor. Obtendremos algo como esto
Ahora, señores, me gustaría hablarles de otro punto interesante, que probablemente debería haberse descrito en un artículo sobre números complejos en ingeniería eléctrica. Sin embargo, de alguna manera lo olvidé en ese momento, así que veámoslo ahora. imaginemos que t=0. Esto conducirá a la exclusión del tiempo y la frecuencia de los cálculos, y pasaremos a los llamados amplitudes complejas señal. Por supuesto, esto no significa que la señal cambie de variable a constante. No, sigue cambiando en la dirección del seno con la misma frecuencia. Pero hay ocasiones en las que la frecuencia no es muy importante para nosotros, y entonces es mejor deshacerse de ella y trabajar solo con amplitud señal. Ahora es uno de esos momentos. Por eso creemos t=0 y obtenemos amplitud de voltaje complejo
Abramos los corchetes en el exponente y usemos las reglas para trabajar con funciones exponenciales.
Entonces tenemos tres factores. Nos ocuparemos de todo en orden. Combinemos los dos primeros y escribamos la siguiente expresión.
¿Qué escribimos? Bien, amplitud de corriente compleja a través de un condensador. Ahora la expresión para la amplitud de voltaje compleja toma la forma
El resultado que buscamos ya está cerca, pero aún queda un factor exponencial no muy agradable. ¿Qué hacer con él? Y resulta que es muy sencillo. Y de nuevo el artículo sobre números complejos en ingeniería eléctrica No en vano lo escribí. Transformemos este factor usando la fórmula de Euler:
Sí, todo este complicado exponente con números complejos en el exponente se convierte en uno imaginario, precedido por un signo menos. Estoy de acuerdo, puede que no sea tan fácil darse cuenta de esto, pero aún así las matemáticas dicen que es así. Por lo tanto, nuestra fórmula resultante toma la forma
Expresemos la corriente a partir de esta fórmula y llevemos la expresión a una forma correspondiente a la ley de Ohm. obtenemos
Como recordamos de artículos sobre la ley de Ohm, en nuestro caso la corriente era igual al voltaje dividido por la resistencia. Entonces, ¡aquí es casi lo mismo! Bueno, excepto que nuestra corriente y voltaje son variables y se representan a través de amplitudes complejas. Además, no olvide que la corriente fluye a través del condensador. Por tanto, la expresión que aparece en el denominador se puede considerar como capacitivo resistencia de CA del condensador:
Sí, la expresión para la resistencia del capacitor se ve así. Esto, como puedes ver, integral. La carta lo indica j en el denominador de la fracción. ¿Qué significa esta complejidad? ¿En qué influye y qué muestra? Y ella muestra, señores, exclusivamente cambio de fase a 90 grados entre corriente y voltaje a través de un capacitor. Es decir, la corriente está 90 grados por delante del voltaje. Esta conclusión no es nueva para nosotros; todo esto fue descrito en detalle en el artículo anterior. Para entender mejor esto ahora debemos ir mentalmente desde la fórmula resultante hacia arriba hasta el momento en el que la tenemos j surgió. A medida que subas, verás que la unidad imaginaria j surgió de la fórmula de Euler debido a que había un componente. Nuestra fórmula de Euler surgió de la representación compleja de una sinusoide. Y en la sinusoide original había precisamente un cambio de fase de 90 grados de corriente con respecto al voltaje. Algo así. Parece que todo es lógico y no ha surgido nada innecesario.
Ahora pueden surgir dos preguntas completamente lógicas: ¿cómo trabajar con tal representación y cuáles son sus beneficios? Y, en general, hasta ahora solo hay algunas letras tremendamente abstractas y no está nada claro cómo tomar y evaluar la resistencia de un condensador específico que compramos en una tienda y conectamos al circuito. Resolvámoslo gradualmente.
Como ya dijimos, la carta j en el denominador nos dice sólo sobre el cambio de fase de la corriente y el voltaje. Pero no afecta las amplitudes de corriente y voltaje. En consecuencia, si No estamos interesados en el cambio de fase., entonces podemos excluir esta letra de la consideración y obtener una expresión más simple y absolutamente sin ninguna complejidad:
¿Qué más podemos decir al observar esta fórmula? Por ejemplo, ¿qué Cuanto mayor sea la frecuencia de la señal, menor será la resistencia del condensador. Y cuanto mayor es la capacitancia del condensador, menor es su resistencia a la corriente alterna.
Por analogía con las resistencias, la resistencia de los condensadores todavía se mide en ohmios. Sin embargo, siempre debes recordar que esta es una resistencia ligeramente diferente, se llama reactivo. Y es diferente principalmente por ese muy notorio j en el denominador, es decir, debido a un cambio de fase. Los “ordinarios” (llamados activo) Ohmios no existe tal cambio; allí el voltaje está claramente en fase con la corriente. Tracemos una gráfica de la resistencia del capacitor versus la frecuencia. Para ser más precisos, tomemos la capacitancia del capacitor fija, digamos, 1 µF. El gráfico se presenta en la Figura 2.
Figura 2 (en la que se puede hacer clic): Dependencia de la resistencia del condensador con la frecuencia
En la Figura 2 vemos que la resistencia del condensador a la corriente alterna disminuye según la ley de la hipérbola.
En la frecuencia tiende a cero(es decir, de hecho, a medida que la corriente alterna tiende a dirigirse), la resistencia del condensador tiende a infinito. Esto es lógico: todos recordamos que para la corriente continua, un condensador es en realidad un circuito abierto. En la práctica, por supuesto, no es infinito, sino que está limitado por la resistencia de fuga del condensador. Sin embargo, sigue siendo muy grande y a menudo se considera infinitamente grande.
Hay una cuestión más que me gustaría discutir antes de comenzar a mirar los ejemplos. ¿Por qué escribir una carta? j en el denominador de la resistencia? ¿No es suficiente recordar siempre el cambio de fase y utilizar números sin esta unidad imaginaria en la grabación? Resulta que no. Imaginemos un circuito en el que están presentes una resistencia y un condensador al mismo tiempo. Digamos que están conectados en serie. Y aquí es donde la unidad imaginaria al lado de la capacitancia no le permitirá simplemente sumar el activo y la reactancia en un número real. La resistencia total de dicha cadena será compleja y constará de una parte real y una parte imaginaria. La parte real se deberá a la resistencia (resistencia activa), y la parte imaginaria se deberá a la capacitancia (reactancia). Sin embargo, todo esto es tema para otro artículo; no entraremos en ello ahora. Pasemos a los ejemplos.
Tengamos un condensador con una capacidad de, digamos, C=1 µF. Se requiere determinar su resistencia a la frecuencia. f 1 = 50 Hz y en frecuencia f2 = 1 kHz. Además, se debe determinar la amplitud de la corriente, teniendo en cuenta que la amplitud del voltaje aplicado al condensador es igual a U m = 50 V. Bueno, construye gráficos de voltaje y corriente.
En realidad, esta tarea es elemental. Sustituimos los números en la fórmula de resistencia y obtenemos la frecuencia. f 1 = 50 Hz resistencia igual a
y por frecuencia f2 = 1 kHz habrá resistencia
Usando la ley de Ohm, encontramos la amplitud actual para la frecuencia f 1 = 50 Hz
Lo mismo ocurre con la segunda frecuencia. f2 = 1 kHz
Ahora podemos escribir fácilmente las leyes del cambio de corriente y voltaje, y también dibujar gráficas para estos dos casos. Creemos que nuestro voltaje cambia según la ley del seno para la primera frecuencia. f 1 = 50 Hz como sigue
Y para la segunda frecuencia. f2 = 1 kHz como esto
y por frecuencia f2 = 1 kHz
f 1 = 50 Hz se presentan en la Figura 3
Figura 3 (en la que se puede hacer clic): voltaje en el capacitor y corriente a través del capacitor, f 1 = 50 Hz
Gráficos de corriente y voltaje para frecuencia. f 2 = 1 kg Los ts se presentan en la Figura 4.
Figura 4 (en la que se puede hacer clic): voltaje en el capacitor y corriente a través del capacitor, f 2 = 1 kHz
Entonces, señores, hoy conocimos un concepto como la resistencia de un condensador a corriente alterna, aprendimos a calcularlo y reforzamos los conocimientos adquiridos con un par de ejemplos. Eso es todo por hoy. Gracias por leer, mucha suerte a todos y ¡adiós!
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