¿Cómo puede un condensador de almacenar carga, mientras que también el paso de corriente?

Question

Se dice con frecuencia que los condensadores de almacenar carga. Sólo la lectura a través de la Wikipedia, me parece:

Daniel Gralath fue la primera en combinar varios frascos en paralelo en una "batería" para aumentar la capacidad de almacenamiento de carga. Benjamin Franklin investigó la jarra de Leyden y llegó a la conclusión de que la carga se almacena en el cristal, no en el agua como los demás habían asumido.

Debido a que los conductores (o placas) están muy juntas, el opuesto cargas en los conductores se atraen el uno al otro debido a sus campos eléctricos, permitiendo que el condensador para almacenar más carga para un voltaje dado que si los conductores que fueron separados, dando el condensador de una gran capacitancia.

Aquí P es la carga almacenada en el condensador

De carga se mide en coulombs, y sé que a partir de la definición de capacitancia que si un 1F condensador tiene una tensión de 1V, entonces 1C de carga es almacenada en ella. Si un coulomb es 6.241 x 10¹⁸ electrones, entonces no debe ser 6.241 x 10¹⁸ electrones en este condensador en algún lugar.

Pero ahora considere esto. Si yo uso un condensador como una carga para algunos de CA de la fuente de voltaje, algunos corriente de flujo (la cantidad exacta de dinero dependiendo del voltaje, la frecuencia y capacitancia):

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Sé que es la corriente que fluye en todo el camino alrededor de este circuito, porque si pongo una bombilla en cada lado del condensador, se va la luz. Pero si la corriente circula en torno a este circuito, ¿cómo funciona el condensador "de almacenar carga"? En otras palabras, ¿cómo puedo colocar los electrones en el condensador si la corriente circula por todo el circuito, lo que significa que para que todos los electrones que he puesto en el condensador, el mismo número de llegar al otro lado? Si no puedo poner los electrones sin tomar algunas fuera, entonces ¿cómo puede el condensador de guardarlos?

Answer 1

Solo para agregar algo aquí que no ha sido declarado.

Un condensador hace que NO permiten que la corriente fluya a través de él (o de paso como puede). Un capacitor ideal es un circuito abierto. Una práctica condensador tendrá algunos de corriente de fuga, pero en toda intención y propósito, es un circuito abierto.

¿Por qué hace parecer que la actual es "fluir" es con un circuito de CA que se alternan, la carga y descarga de cualquier lado del condensador. Como resultado, existe la corriente que fluye, sin embargo, no se completa un circuito eléctrico.

Estos aisladores de TI dependen de la capacitancia para su aislamiento (NOTA: no utilizar en alto dv/dt entornos y esperar un fallo de funcionamiento libre). http://www.ti.com/corp/docs/landing/isolation/index.htm?DCMP=hpa_intf_general&HQS=NotApplicable+IL+digitalisolation

Answer 2

Es fácil. Un condensador no almacenar carga, almacena energía. La carga neta en un condensador (en lugar de considerar una sola placa o el aislante) nunca cambia. Un aumento de la carga negativa en un plato es exactamente equilibrada por una disminución en la carga negativa en el otro plato. Por lo tanto, como la corriente entra un terminal igual que la corriente debe dejar el otro terminal.

Answer 3

Esta es la versión de dibujos animados, pero funciona en mi cabeza.

Hay una aislante vacío en el condensador, de manera individual, los electrones no pueden viajar de una terminal a la otra. Así que los electrones van en no son los mismos que sale del otro lado! En su lugar, el entrante electrones "stop" en una placa. Pero el electrón del campo eléctrico repele un electrón desde el otro lado, que sale de la otra placa, finalmente, llegar a la fuente. Disponemos de un completo circuito, pero los electrones se acumulan en un plato, y los agujeros son de construcción en el otro!

Ahora, hay un límite a la cantidad de electrones que puede acumularse en el plato. Los electrones se repelen entre sí, de manera que cuanto más hay, más difícil es de otro palo. Necesitamos algo que les obliga a permanecer en la placa juntos. Que la tensión de la red. Por el contrario, el hecho de que los electrones están tratando de repeler a los demás es también una tensión, una fuerza tratando de mover los electrones alrededor de un circuito.

Ahora, cuando un electrón entrante toca una floja de la otra placa, el saliente electrón tiene menos energía que el entrante, que representa la caída de tensión en la carga del condensador.

Por supuesto, los electrones no están sosteniendo aún, incluso si no hay lugar para ellos en una escala macro. Son todos los que se repelen, "rebotando" de cada campo eléctrico. Si los campos de llegar demasiado intenso (el voltaje es demasiado alto), las interacciones pueden causar un electrón para penetrar en el dieléctrico de la barrera entre las placas. Cuando el voltaje a través de las placas es muy alta, la corriente de fuga de la pac. Y si eso pasa demasiado tiempo, el dieléctrico se daña, y usted no tiene un muy buen cap más.

Answer 4

Cargo puede significar un montón de cosas. Podemos hablar acerca de la carga de un condensador con la energía, como en el de carga de las bombas, o de tarjetas de crédito de prepago. También se puede tomar acerca de la carga eléctrica, la cual se mide en coulombs.

Acerca de 6.241 x 10¹⁸ electrones en efecto, hacer 1C de carga. Sin embargo, cuando la gente habla acerca de la carga en un condensador, que no está hablando acerca de los electrones en un condensador, como cabría hablar acerca de las cookies en un tarro de galletas. Están hablando de otra cosa. Es confuso, pero lo hacen de todos modos.

Lo que son en realidad hablando es la integral de la corriente. Es decir, la media actual que ha estado fluyendo, los tiempos de cuánto tiempo ha estado fluyendo. Si la corriente se mide en amperiosy el tiempo en segundos, entonces cuando usted toma de corriente y se multiplica por el tiempo, se obtiene una cosa se mide en amperios-segundos. Y, si usted lo recuerda, un amperio significa un coulomb por segundo. Por lo tanto:

$$ A = \frac{1C}{s} \\ 1A\cdot s = \frac{1C}{s} \cdot s = 1C$$

Es decir, un amperio-la segunda es la de coulomb. La integral de la corriente de carga. Así que cuando alguien dice que un condensador es "el almacenamiento de 1C de carga", no significa que hay 1C de los electrones en el condensador, que significa 1C de carga pasa a través del condensador. El condensador es "almacenar" que cantidad de carga en el sentido de que ahora contiene suficiente energía para empujar 1C de carga detrás de la otra manera.

Answer 5

Es mejor pensar de un condensador como un dispositivo de almacenamiento de energía que como una carga dispositivo de almacenamiento. Cuando fluye la corriente en un condensador, la tensión se acumula en los terminales. Esta tensión está separado por la distancia entre las placas y, por tanto, crea un campo eléctrico. Este campo es donde la energía se almacena. Inductores, por otro lado, el almacenamiento de energía con los campos magnéticos.

Como la corriente fluye, las cargas opuestas se acumulan en cada frente de la placa del condensador. Los electrones están tratando de ir por todo el circuito, pero se detuvo en la placa del condensador, dejando una carga negativa en un lado y una carga positiva en el otro. La magnitud de cada carga puede ser descrito por la ecuación:

C = Q/V

El actual seguirá fluyendo y cargo se siguen acumulando hasta que el circuito con el condensador es estable. Por ejemplo, si el circuito era simplemente una batería, una resistencia y un condensador en serie, la corriente seguirá el flujo hasta que la tensión del condensador es igual a la tensión de la batería. Por lo tanto, en un estado estacionario de circuito de CC, donde no corrientes están cambiando, un capacitor aparece como un circuito abierto con la carga acumulada proporcional a la tensión en los bornes y la capacitancia.

Sin embargo, para cualquier circuito que no es de DC, una mejor manera de describir el comportamiento de los condensadores es:

I = C*(dV/dt)

Por lo tanto, si usted tiene una onda sinusoidal de la fuente de voltaje, la corriente que fluye a través de " el condensador está cambiando constantemente y la carga acumulada es nunca estable. Imaginar la inflexión de un medio lleno de la botella de agua de ida y vuelta. El agua no fluye de manera continua como de corriente en un circuito de corriente continua, pero que todavía está haciendo el trabajo. Si usted tuvo un extraño turbina dispositivo en la botella de agua, sería vueltas constantemente, deteniéndose sólo para cambiar de dirección cuando la botella es de punta de la otra manera.

Finalmente, en un circuito de corriente continua, cargas iguales y opuestas, son almacenados en cada lado de la placa del condensador. El condensador no almacena los electrones. Almacena una carga. Los electrones de un lado a viajar por todo el camino alrededor del circuito para el otro lado como la provocada por una diferencia de tensión externa. El resultado es una concentración de electrones en un lado y una ausencia en los otros, un cargo. En un circuito de corriente ALTERNA, este mismo fenómeno sucede, pero está constantemente cambiando. Tan pronto como el voltaje de la fuente de los cambios, los electrones no son atraídos a las placas de la misma manera y comenzar a movilizar. Si estos electrones ocurra pasar a través de una carga, como una bombilla, en el camino, van a hacer el trabajo y la bombilla se enciende. Por lo tanto, no es en realidad que fluye por todo el circuito. Es simplemente el chapoteo de ida y vuelta, como el agua en una botella. Sin embargo, todo lo que se necesita para encender la bombilla es el movimiento de los electrones. La bombilla no importa de qué manera se están moviendo, y que tus ojos no pueden percibir el cambio de dirección tan larga como la velocidad de conmutación es lo suficientemente rápido.

También me gustaría destacar que estamos hablando ideal condensadores. En la práctica, en altas frecuencias suficientes, los condensadores se verá como inductores (V = L*(di/dt)).

Editar:

Para responder a la pregunta específica: ¿Dónde está la carga almacenada en un condensador?

Dentro de en un condensador, ninguna carga neta es almacenado. Sin embargo, utilizando el paralelo de la placa de modelo, cargas iguales y opuestas de magnitud Q se encuentran en cada una de las placas. Cuando un voltaje externo aplicado a un condensador, los electrones huir de la placa con un potencial más alto y son atraídos a la placa con un menor potencial. Estos acumulado electrones forman una carga negativa en la placa y la ausencia de electrones de la otra placa formar una carga positiva. La magnitud real de cada uno, el total de la carga Q está determinada por la tensión V y la capacitancia C.