¡Estoy confundido con esto! ¿Cómo bloquea un condensador corriente continua?
Creo que sería útil entender cómo un capacitor bloquea la corriente continua (CC) mientras permite la corriente alterna (CA).
Comencemos con la fuente más simple de CC, una batería:
Cuando esta batería se está utilizando para alimentar algo, los electrones son atraídos hacia el lado + de la batería y empujados hacia fuera del lado -.
Adjuntemos algunos cables a la batería:
Todavía no hay un circuito completo aquí (los cables no van a ningún lado), por lo que no hay flujo de corriente.
Pero eso no significa que no hubiera ningún flujo de corriente. Verás, los átomos en el metal de alambre de cobre están compuestos por un núcleo de los átomos de cobre, rodeado por sus electrones. Puede ser útil pensar en el alambre de cobre como iones de cobre positivos, con electrones flotando alrededor:
Nota: Utilizo el símbolo e- para representar un electrón.
En un metal es muy fácil empujar los electrones. En nuestro caso tenemos una batería conectada. Es capaz de realmente absorber algunos electrones del cable:
El cable conectado al lado positivo de la batería tiene electrones absorbidos fuera de él. Luego, esos electrones son empujados hacia el lado negativo de la batería en el cable conectado al lado negativo.
Es importante tener en cuenta que la batería no puede eliminar todos los electrones. Los electrones generalmente son atraídos por los iones positivos que dejan atrás; por lo que es difícil eliminar todos los electrones.
Al final, nuestro cable rojo tendrá una carga ligeramente positiva (porque le faltan electrones), y el cable negro tendrá una carga ligeramente negativa (porque tiene electrones extra).
Entonces, cuando conectas por primera vez la batería a estos cables, solo fluirá un poco de corriente. La batería no puede mover muchos electrones, por lo que la corriente fluye muy brevemente, y luego se detiene.
Si desconectaras la batería, la giraras y la volvieras a conectar: los electrones en el cable negro serían absorbidos por la batería y empujados hacia el cable rojo. Una vez más, solo habría un pequeño flujo de corriente, y entonces se detendría.
El problema con solo usar dos cables es que no tenemos muchos electrones para mover. Lo que necesitamos es una gran cantidad de electrones para jugar, una gran pieza de metal. Eso es lo que es un capacitor: un gran trozo de metal conectado a los extremos de cada cable.
Con este gran trozo de metal, hay muchos más electrones que podemos mover fácilmente. Ahora el lado "positivo" puede tener muchos más electrones absorbidos, y el lado "negativo" puede tener muchos más electrones empujados hacia dentro:
Entonces, si aplicas una fuente de corriente alterna a un capacitor, parte de esa corriente podrá fluir, pero después de un tiempo se quedará sin electrones para mover y el flujo se detendrá. Esto es afortunado para la fuente de CA, ya que luego se invierte, y se permite que la corriente fluya una vez más.
Un capacitor no es simplemente dos pedazos de metal. Otra característica de diseño del capacitor es que utiliza dos pedazos de metal muy cerca uno del otro (imagina una capa de papel de cera intercalada entre dos hojas de papel de aluminio).
La razón por la que usan "papel de aluminio" separado por "papel de cera" es porque quieren que los electrones negativos estén muy cerca de los "agujeros" positivos que dejaron detrás. Esto hace que los electrones sean atraídos por los "agujeros" positivos:
Debido a que los electrones son negativos y los "agujeros" son positivos, los electrones son atraídos por los agujeros. Esto hace que los electrones realmente permanezcan allí. Ahora puedes remover la batería y el capacitor realmente mantendrá esa carga.
Por eso un capacitor puede almacenar una carga; los electrones son atraídos a los agujeros que dejaron atrás.
Pero ese papel de cera no es un aislante perfecto; permitirá alguna fuga. Pero el problema real surge si tienes demasiados electrones acumulados. El campo eléctrico entre las dos "placas" del capacitor puede llegar a ser tan intenso que provoque una falla en el papel de cera, dañando permanentemente el capacitor:
En realidad, un capacitor no está hecho de papel de aluminio y papel de cera (ya no); utilizan materiales mejores. Pero todavía hay un punto, un "voltaje", donde el aislante entre las dos placas paralelas falla, destruyendo el dispositivo. Este es el voltaje máximo de CC calificado del capacitor.
Permíteme ver si puedo añadir una perspectiva más a las otras 3 respuestas.
Los capacitores actúan como un cortocircuito a altas frecuencias y como un circuito abierto a bajas frecuencias.
Así que aquí hay dos casos:
Capacitor en serie con la señal
En esta situación, la corriente alterna puede pasar, pero la corriente continua está bloqueada. Esto comúnmente se llama un capacitor de acoplamiento.
Capacitor en paralelo con la señal
En esta situación, la corriente continua puede pasar, pero la corriente alterna se cortocircuita a tierra, lo que la bloquea. Esto comúnmente se llama un capacitor de desacoplamiento.
¿Qué es la corriente alterna?
He utilizado los términos "Alta Freq" y "Baja Freq" de manera un poco vaga ya que realmente no tienen números asociados. Lo hice porque lo que se considera bajo y alto depende de lo que está sucediendo en el resto del circuito. Si quieres aprender más sobre esto puedes leer sobre los filtros paso bajo en Wikipedia o algunas de nuestras preguntas sobre filtros RC en StackExchange de electrónica.
Clasificación de Voltaje
El voltaje que ves con los capacitores es el voltaje máximo que puedes aplicar de forma segura al capacitor antes de correr el riesgo de que el capacitor se rompa físicamente. A veces esto sucede como una explosión, a veces fuego, o a veces simplemente se calienta.
La explicación radica en el hecho de que las cargas opuestas se atraen mutuamente. Un capacitor es una construcción compacta de 2 placas conductoras separadas por un aislante muy delgado. Si se le aplica corriente continua, un lado estará cargado positivamente y el otro negativamente. Ambas cargas se atraen entre sí pero no pueden pasar la barrera aislante. No hay flujo de corriente. Así que ahí termina la historia para la corriente continua.
Para la corriente alterna es diferente. Un lado será cargado sucesivamente positivamente y negativamente, y atraerá cargas negativas y positivas respectivamente. Por lo tanto, los cambios en un lado de la barrera provocan cambios en el otro lado, de manera que parece que las cargas cruzan la barrera, y que la corriente fluye efectivamente a través del capacitor.
Un capacitor cargado siempre está cargado con corriente continua, es decir, un lado tiene las cargas positivas y el otro lado las negativas. Estas cargas son un almacén de energía eléctrica, que es necesario en muchos circuitos.
El voltaje máximo está determinado por la barrera aislante. Por encima de cierto voltaje se producirá un cortocircuito. Eso puede ocurrir tanto con corriente continua como con corriente alterna.
Una forma sencilla de pensar en esto es que un capacitor en serie bloquea corriente continua, mientras que un capacitor en paralelo ayuda a mantener un voltaje constante.
Realmente, estas son dos aplicaciones del mismo comportamiento: un capacitor reacciona para mantener constante el voltaje a través de él. En el caso de la serie, está feliz de eliminar una diferencia de voltaje constante, pero cualquier cambio abrupto en un lado será transmitido al otro para mantener constante la diferencia de voltaje. En el caso de paralelo, cualquier cambio abrupto en el voltaje será reaccionado.
@stevenvh sí, por supuesto que sé que es un poco estúpido, pero siempre lo he encontrado inteligente :)
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Si aplicas una fuente de corriente continua a un capacitor, pasará CC perfectamente. (¡La tensión aumentará hasta que el capacitor explote, por supuesto...)
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Si aplicas voltaje de corriente continua a un capacitor, al principio no está bloqueado en absoluto. Eventualmente, el capacitor se carga y emite su propia corriente continua. En ese momento, no fluye corriente a través de él.