Debido a que los condensadores almacenan energía en forma de campo eléctrico , tienden a actuar como pequeñas baterías de celda secundaria, pudiendo almacenar y liberar energía eléctrica. Un condensador completamente descargado mantiene cero voltios a través de sus terminales, y un condensador cargado mantiene una cantidad constante de voltaje en sus terminales, al igual que una batería. Cuando los condensadores se colocan en un circuito con otras fuentes de voltaje, absorberán energía de esas fuentes, al igual que una batería de celda secundaria se cargará como resultado de estar conectada a un generador. Un condensador completamente descargado, que tiene un voltaje terminal de cero, inicialmente actuará como un cortocircuito cuando se conecta a una fuente de voltaje, atrayendo la máxima corriente cuando comienza a generar una carga. Con el tiempo, el voltaje terminal del condensador aumenta para cumplir con el voltaje aplicado desde la fuente, y la corriente a través del condensador disminuye correspondientemente. Una vez que el condensador ha alcanzado el voltaje completo de la fuente, dejará de extraer corriente de él y se comportará esencialmente como un circuito abierto.
Cuando el interruptor se cierra por primera vez, el voltaje a través del condensador (que nos dijeron que estaba completamente descargado) es de cero voltios; así, primero se comporta como si fuera un cortocircuito. Con el tiempo, el voltaje del condensador se elevará a un voltaje de batería igual, terminando en una condición en la que el condensador se comporta como un circuito abierto. La corriente a través del circuito está determinada por la diferencia de voltaje entre la batería y el condensador, dividida por la resistencia de 10 kΩ. A medida que el voltaje del condensador se acerca al voltaje de la batería, la corriente se acerca a cero. Una vez que el voltaje del condensador ha alcanzado 15 voltios, la corriente será exactamente cero. Veamos cómo funciona esto usando valores reales:
| Tiempo (segundos) | Voltaje de la batería | Voltaje del condensador | Actual |
|---|---|---|---|
| 0 | 15 V | 0 V | 1500 uA |
| 0,5 | 15 V | 5,902 V | 909,8 uA |
| 1 | 15 V | 9,482 V | 551,8 uA |
| 2 | 15 V | 12,970 V | 203,0 uA |
| 3 | 15 V | 14,253 V | 74,68 uA |
| 4 | 15 V | 14,725 V | 27,47 uA |
| 5 | 15 V | 14,899 V | 10.11 uA |
| 6 | 15 V | 14,963 V | 3.718 uA |
| 10 | 15 V | 14,999 V | 0,068 uA |
La aproximación del voltaje del capacitor a 15 voltios y la aproximación de la corriente a cero en el tiempo es lo que un matemático describiría como asintótico : es decir, ambos acercarse a sus valores finales, cada vez más cerca con el tiempo, pero nunca llega exactamente a sus destinos. Sin embargo, a todos los efectos prácticos, podemos decir que el voltaje del condensador eventualmente alcanzará los 15 voltios y que la corriente eventualmente será igual a cero.
Utilizando el programa de análisis de circuito SPICE, podemos trazar esta acumulación asintótica de voltaje del condensador y la disminución de la corriente del condensador en una forma más gráfica (la corriente del condensador se representa en términos de caída de voltaje a través de la resistencia, utilizando la resistencia como derivación para medir corriente ):
Como puede ver, he usado el comando .plot en la lista de red en lugar del más familiar .printcommand . Esto genera una trama pseudo-gráfica de figuras en la pantalla de la computadora usando caracteres de texto. SPICE traza gráficas de tal manera que el tiempo está en el eje vertical (bajando) y la amplitud (voltaje / corriente) está graficada en la horizontal (derecha = más; izquierda = menos). Observe cómo el voltaje aumenta (a la derecha de la gráfica) muy rápidamente al principio, luego disminuye gradualmente a medida que pasa el tiempo. La corriente también cambia muy rápidamente al principio y luego se nivela a medida que pasa el tiempo, pero se acerca al mínimo (izquierda de la escala) mientras que el voltaje se acerca al máximo.
REVISIÓN:
- Los condensadores actúan de manera similar a las baterías de celdas secundarias cuando se enfrentan a un cambio repentino en el voltaje aplicado: inicialmente reaccionan produciendo una alta corriente que disminuye gradualmente con el tiempo.
- Un condensador completamente descargado actúa inicialmente como un cortocircuito (corriente sin caída de voltaje) cuando se enfrenta con la aplicación repentina de voltaje. Después de cargar completamente a ese nivel de voltaje, actúa como un circuito abierto (caída de voltaje sin corriente).
- En un circuito de carga resistor-condensador, el voltaje del condensador pasa de nada al voltaje de fuente completa, mientras que la corriente pasa de máximo a cero, ambas variables cambian más rápidamente al principio, acercándose a sus valores finales más y más lentamente a medida que pasa el tiempo.
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