Carga de un condensador

Siempre que conectamos un condensador no cargado o parcialmente cargado con una fuente de tensión cuyo voltaje es mayor que el del condensador (en el caso de un condensador parcialmente cargado), éste recibe la carga de la fuente y el voltaje a través del condensador aumenta exponencialmente hasta que se vuelve igual y opuesto al voltaje de la fuente.

Conectemos uno condensador de capacitancia C en serie con un resistencia de resistencia R. También conectamos esto combinación en serie del condensador y resistencia con un batería de voltaje V a través de un interruptor S.Carga de un condensadorCarga de un condensador
Asumamos que el condensador está inicialmente sin carga. Cuando presionamos el interruptor, como el condensador no está cargado, no se desarrolla ningún voltaje a través del condensador, por lo que el condensador se comportará como un cortocircuito. En ese momento la carga comienza a acumularse en el condensador. El actual a través del circuito sólo estará limitado por resistencia R.

Así que la corriente inicial es V/R. Ahora gradualmente el voltaje se está desarrollando a través del condensador, y este voltaje desarrollado está en el opuesto de la polaridad del batería. Como resultado, el actual en el circuito se reduce gradualmente. Cuando el voltaje a través de la condensador se vuelve igual y opuesta al voltaje de la batería, la corriente se vuelve cero. El voltaje aumenta gradualmente a través del condensador durante la carga. Consideremos que la velocidad de aumento del voltaje a través del condensador es dv/dt en cualquier instante t. La corriente a través del condensador en ese instante esCarga de un condensadorCarga de un condensador

Aplicando, Ley de tensión de Kirchhoffs…en el circuito en ese instante, podemos escribir,
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Carga de un condensadorCarga de un condensador

Integrando ambos lados conseguimos,
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Ahora, en el momento de encender el circuito, el voltaje a través de la condensador era cero. Eso significa, v = 0 en t = 0.
Poniendo estos valores en la ecuación anterior, obtenemos
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Después de obtener el valor de A, podemos reescribir la ecuación anterior como,
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Ahora, sabemos eso,
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Esta es la expresión de la corriente de carga I, durante el proceso de carga.
La corriente y el voltaje del condensador durante la carga se muestra a continuación.
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Aquí en la figura anterior, yoo es la corriente inicial del condensador cuando estaba inicialmente sin carga durante el encendido del circuito y Vo es el voltaje final después de que el condensador se cargue completamente.
Poniendo t = RC en la expresión de la corriente de carga (como se deriva arriba), obtenemos,
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Así que en el momento t = RC, el valor de la corriente de carga se convierte en el 36,7% de la corriente de carga inicial (V / R = Io) cuando el condensador estaba completamente sin carga. Esta vez se conoce como la constante de tiempo del circuito capacitivo con valor de capacitancia C farad junto con la resistencia R ohmios en serie con el condensador. El valor de la tensión desarrollada a través de ese condensador en la constante de tiempo es
Carga de un condensadorCarga de un condensador
Aquí Vo es el voltaje finalmente desarrollado a través del condensador después de que el condensador está completamente cargado y es el mismo que el voltaje de la fuente (V = Vo). Carga de un condensadorCarga de un condensador

Give a Comment