¿Por qué no hay corriente entre dos condensadores conectados en serie?

Question

Quiero hacer una pregunta sobre la figura de abajo.

¿Por qué la corriente no fluye de $-Q$ term a $+Q$ term o de a a b porque hay un voltaje?

Answer 1

Respuesta corta: Potencial se define en función de la elección de un origen (por ejemplo, el suelo). La placa positiva del condensador tiene el potencial de $Q/C$ mayor que la placa negativa de la misma condensador. No sabemos su potencial en comparación con cualquier otra cosa, a menos que sepamos cómo están conectados en un circuito. Aquí los puntos a y b están conectados por un ideal alambre conductor, por lo tanto la diferencia de potencial entre ellos debe ser cero, por lo que es la actual.

Respuesta detallada: Si conecta dos sin carga de los condensadores en serie a una batería, habrá una corriente en el circuito hasta que se alcanza el equilibrio. Como fluye la corriente, los condensadores se va a empezar a cobrar, y habrá una caída de tensión a lo largo de cada condensador.

En equilibrio, el importe neto de la caída de tensión en los dos condensadores será igual a la tensión en la batería.

Razón: Supongamos que la instantánea de carga en cada condensador en el tiempo $t$ es $Q(t)$ (Los cargos en los dos condensadores debe ser igual - puede ser demostrado a partir de la ley de conservación de la carga), y la red eléctrica de la resistencia en el circuito es de $IR = dq/dt R$. A continuación, $V = Q(t)/C_1 + Q(t)/C_2 + IR$. Resolver esta ecuación diferencial y tomar el límite de muy gran tiempo. Usted encontrará que $V = Q(t = \infty)/C_1 + Q(t = \infty)/C_2$.

Por lo tanto, la caída de tensión de dos condensadores es igual a la tensión de la batería, $V = V_{C_1} + V_{C_2}$ (Como $V_{C_1} = Q/C_1$). Pero la aplicación de Kirchoff bucle de la ley, $V - V_{C_1} - V_{\textrm{between }a\textrm{ and }b} - V_{C_2} = 0$. La comparación de estas dos ecuaciones, $V_{\textrm{between }a\textrm{ and }b} = 0$. Como no hay tensión, no habrá corriente.

Sin embargo, si inicialmente $Q_1(t=0)/C_1 + Q_2(t=0)/C_2 \neq V$, habrá una red de flujo de corriente hasta que la caída de voltaje a lo largo de los condensadores de equilibrio de la tensión de la batería, y entonces no habrá actual.

Considerar esta situación análoga, donde hay baterías en lugar de condensadores. Habrá un flujo de corriente, ahora que a y b tienen diferentes polaridades? No habrá, como la red de voltaje entre a y b es cero.

Answer 2

Los cargos se mantendrán incluso después de desconectar la batería(siempre que no conecte los otros dos terminales). Se puede imaginar a los otros dos placas(digamos, C y D) como la producción de un uniforme de campo E y las placas a y B como las caras opuestas de un bloque de metal(como están conectados). Los cargos son inducidos en los rostros, pero no fluye corriente como estos cargos son atraídos hacia las placas C y D, debido a Coulomb la fuerza de atracción.

condensador cargado completamente y, a continuación, desconecta

Ahora, si nos fijamos en las líneas de campo eléctrico, se puede ver que las líneas de campo eléctrico de la C a la D(no etiquetados en la imagen) un poco cancelar las líneas de campo eléctrico en la región entre placa y placa de B. por lo tanto, usted termina con el campo eléctrico en la región entre placa y placa de C (o D)(depende de su cuenta) y la placa de la B y de la placa de D(o C) y no hay campo entre a y B y por lo tanto los cargos dentro de los bloques (a y B) no se vean tentados a moverse el uno hacia el otro.

Lo que sucede es algo como esto:

(Esta animación es de Wikipedia)

Y,como sabemos, $$E=-\frac{\text dV}{\text dr}=0$$ Por lo que la diferencia de potencial entre las caras $A$ e $B$ dentro del bloque será de cero a medida que el potencial es constante.

Answer 3

El voltaje de caída es la misma en ambos condensadores. El voltaje de nivel no lo es. Por ejemplo, si hay un total de voltaje de 2 V a través de todo el circuito, y no hay nada en el circuito distinto de los condensadores y la fuente de voltaje, condensadores tienen una caída de tensión de 1 V. Esto no quiere decir que están "en" un voltio, esto significa que por cada condensador, la diferencia de voltaje entre sus dos extremos es de un voltio. Así que si usted comienza en el lado negativo de la fuente de voltaje y consideran que se trata de "cero" voltios (recuerde, todos los niveles de tensión son relativos a algunos de voltaje de referencia), y recorrer el circuito, luego, cuando llegas a la parte negativa del primer condensador, usted todavía va a estar en 0 V (donde "cero voltios" significa "cero voltios relativa a la terminal negativa de la fuente de voltaje"). Después de atravesar este condensador, usted estará en 1 V (donde "voltio" significa "un voltio relativa a la terminal negativa de la fuente de voltaje"). Cuando usted consigue el lado negativo de la segunda condensador, usted todavía será a la 1 V. Después de atravesar el segundo condensador, será de 2 V (donde "dos voltios" significa "dos voltios relativa a la terminal negativa de la fuente de voltaje").

Cada condensador tiene su lado positivo en uno voltios mayor que su lado negativo, por lo que para cada condensador, su lado positivo, en la misma tensión relativa para el lado negativo de ese condensador. Sus lados positivos son no tanto la misma tensión relativa de la fuente de voltaje.

Answer 4

Supongo que la pregunta es sobre el caso de DC. No hay corriente entre ayb, ya que no hay diferencia de voltaje. La diferencia de voltaje entre las placas opuestas aa y b, por ejemplo a 'y b', se cancela con los cargos en a y b. Las placas a y b están conectadas para formar un solo conductor. Las cargas en a y b son un ejemplo de cómo un conductor cancela cualquier voltaje a través de él mediante la construcción de carga superficial.