Flujo de electrones del condensador

Question

Bueno, me preguntaba, un condensador está hecho de 2 placas metálicas separadas por material aislante. Durante la carga del condensador los electrones fluyen hacia la dirección opuesta al campo eléctrico de la batería.

Los electrones fluyen a través del aislante a una velocidad muy muy lenta, lo que hace que se pierda parte de la carga, que se supone que está almacenada?

Más concretamente, los electrones de la placa metálica que acepta los electrones comienzan a fluir (más lentamente) y no debería estar cargada negativamente.

Answer 1

Un condensador está formado por dos placas metálicas separadas por un material aislante.

Correcto.

Durante la carga del condensador los electrones fluyen hacia la dirección opuesta al campo eléctrico de la batería.

BIEN.

¿No deberían los electrones fluir a través del aislante a una velocidad muy, muy lenta, de modo que se pierda parte de la carga, que se suponía almacenada?

En un aislante perfecto no habrá flujo de carga (corriente) en condiciones de tensión estática. En un aislante no perfecto habrá una corriente de fuga y el condensador perderá su carga.

Figura 1. Extracto de un ficha técnica de la serie de condensadores electrolíticos aleatorios .

La hoja de datos muestra que para estos grandes electrolíticos de Vishay la corriente de fuga, I _LS se mide después de la tensión nominal, U _R (Podemos deducir de esto que hay algo que cambiará un poco con el tiempo de "remojo").

Si miramos la primera entrada, un modelo de 10.000 μF, 16 V la I _L es de 1,2 mA. La carga del condensador viene dada por \$ Q = C V = 0.01 \ \text F \times 16 \ \text V = 0.16 \ \text C\$ .

\$ 1.2 \ \text {mA} = 0.0012\ \text {C/s} \$ por lo que el condensador tiene una fuga de \$ \frac {0.0012}{0.16} = 0.0075 \ \text {/s} = 0.75\%\text{/s} \$ mientras está completamente cargado.

Sólo con el uso de la U _R y yo _L podemos calcular la resistencia de fuga equivalente como \$ R_L = \frac {U_R}{I_L} = \frac {16}{1.2m} = 13.3\ \text k\Omega \$ .

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Figura 2. Circuito equivalente a 16 V.

Answer 2

Correcto. Un aislante perfecto no permitiría el paso de electrones a través de él, y la carga se acumularía en los electrodos - un aumento de electrones en el lado negativo. Esto produce un campo eléctrico a través del aislante, que hace que las partículas cargadas (principalmente electrones, pero posiblemente también iones del material) experimenten una fuerza, y algunas se liberan y permiten que fluya una pequeña corriente de fuga, descargando el condensador con el tiempo.

Answer 3

Sí, un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un dieléctrico (o aislante). Cuando se aplica una tensión continua (o carga) al condensador, la placa conectada al terminal negativo de la batería acumula una carga negativa por la acumulación de electrones, mientras que la placa conectada al terminal positivo de la batería acumula una carga positiva por la pérdida de electrones. La acumulación de carga positiva y negativa en cada placa crea un campo eléctrico en el dieléctrico, que es la forma en que se almacena la energía. Sí, una pequeña cantidad de electrones fluye a través del aislante y esto se llama corriente de fuga. Cualquier hoja de datos de un buen condensador debería indicarle la cantidad que debe esperar.

Answer 4

Tal vez unos conceptos más modernos ayudarían. La transferencia de energía de una placa de un condensador a la otra se produce por el flujo de fotones (no de electrones) a través del dieléctrico del condensador, lo que se conoce como corriente de desplazamiento. Los fotones se mueven a la velocidad de la luz en el medio, pero la velocidad de desplazamiento de los electrones es muy lenta. Toda la actividad electromagnética a la velocidad de la luz implica a los fotones.