Condensador conectado directamente con la batería

Question

Esta puede ser una pregunta tonta/principio, pero tengo problemas para entender qué pasa exactamente cuando conectamos un condensador real directamente con una batería.

A mi entender, teóricamente, cuando un condensador no cargado se conecta directamente a una batería de, digamos, 9 voltios, instantáneamente el condensador se cargará y su voltaje también se convertirá en 9V. Esto ocurrirá porque no hay resistencia entre el condensador y la batería, por lo que la variación de la corriente por el tiempo será infinita. Obviamente, esto es cierto cuando se habla de componentes ideales y circuitos no realistas.

Pensé que hacerlo en la vida real causaría chispas, componentes dañados, explosiones o lo que sea. Sin embargo, vi algunos videos y la gente suele conectar las baterías directamente con los condensadores. Además, la corriente que fluye de la batería al condensador es de alguna manera de baja magnitud, ya que toma un tiempo considerable hacer que el condensador tenga el mismo voltaje que la batería.

Me gustaría saber por qué sucede esto, gracias.

Este es un ejemplo del circuito del que hablé:

Answer 1

Tanto la batería como el condensador tienen una resistencia interna.

Tu condensador se parece un poco a esto por dentro:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Por supuesto, no conozco tu condensador, así que no sé la resistencia interna exacta, pero 3Ohmios será una aproximación suficiente.

Lo mismo ocurre en tu batería, así que de hecho estás haciendo esto:

simular este circuito

Así que ahora, durante un pequeño periodo de tiempo, la corriente será máxima, pero sólo es de unos 0,9A

Por supuesto, cuando pones un condensador en una batería como esa, no harás un gran contacto, por lo que habrá algo de resistencia extra allí también, por lo que podría ser incluso 0,7A.

La razón por la que ahora tarda, es que cuando el condensador se carga, el voltaje a través de las resistencias disminuye, por lo que la corriente también disminuye, por lo que el voltaje en el condensador aumentará más lentamente, y así sucesivamente, por lo que en realidad se acercará al voltaje de la batería cada vez más lentamente.

Cuanto más grandes sean las resistencias o los condensadores, más tiempo se necesitará.

El momento en que se encuentra al 67% se puede calcular mediante R * C.

Así que en el ejemplo es: t(67%) = R * C = 10 * 220u = 2,2ms.

Pero si el condensador es de 22000uF (= 22mF) entonces el tiempo RC, como se llama, será de 220ms, o 0,22s para que se cargue con una resistencia total de 10Ohm. Pero con un condensador de ese tamaño también podría tener una resistencia un poco más alta, así que eso lo hará aún más lento.

Y entonces sólo está al 67%. El siguiente 30% llevará mucho más tiempo.

EDIT: Nota; aumenté la resistencia de la base de 9V según el comentario de Nick.

Answer 2

Las baterías y los condensadores reales tienen una resistencia interna que actúa para reducir la corriente que carga el condensador. Esto evitará la muerte y la destrucción que esperabas. :-)

En cualquier caso, es difícil ver una chispa producida con 9 voltios...

Answer 3

Además de la útil respuesta de Asmyldofs, cabe destacar que aunque todos los conductores fueran superconductores con resistencia cero, la corriente inicial no sería infinita y la corriente decaería hasta cero .

¿Por qué no una corriente infinita? Como hay un bucle de corriente, el circuito tendrá cierta inductancia. Así que la corriente aumentará inicialmente a una velocidad de Vbatt/L. La tensión a través del condensador se disparará más allá de Vbatt hasta casi el doble de ese valor y luego se invertirá, dando una sinusoide amortiguada centrada en Vbatt.

¿Por qué amortiguado? Estamos generando un campo magnético que varía en el tiempo. Así se genera una onda electromagnética (de radio). La potencia del campo radiado hará que la oscilación de la corriente se apague.

Answer 4

Como usted dice, sólo en "teoría" podemos obtener resultados "ideales".
Utilizando realista fuentes de energía y condensadores, se obtiene no ideal resultados. Esto se debe a que los componentes reales tienen resistencia, inductancia y capacitancia "adicionales".
Aunque nunca se pueden obtener resultados ideales, manteniendo los componentes "adicionales" tan pequeños como sea posible, podemos obtener resultados "cercanos" a los ideales.
En su caso particular, la razón por la que no hubo "efectos dramáticos", es que la batería y el condensador tienen interno resistencia. Por lo tanto, el condensador no lo hará carga instantáneamente hasta el voltaje de la batería. Se cargará "lentamente" al ritmo "normal" especificado por el producto de Rint y la capacitancia C.
En resumen, la razón por la que los condensadores tardan en cargarse es resistencia interna .