Capacitor conectado diretamente com a bateria

Pode ser uma pergunta idiota / iniciante, mas estou tendo problemas para entender o que exatamente acontece quando conectamos um capacitor real diretamente a uma bateria.

No meu entendimento, teoricamente, quando um capacitor não carregado é conectado diretamente a uma bateria de, digamos, 9 volts, instantaneamente o capacitor será carregado e sua voltagem também se tornará 9V. Isso acontecerá porque não há resistência entre o capacitor e a bateria, portanto a variação da corrente no tempo será infinita. Obviamente, isso é verdade quando se fala em componentes ideais e circuitos não realistas.

Eu pensei que fazê-lo na vida real causaria faíscas, componentes danificados, explosões ou qualquer outra coisa. No entanto, vi alguns vídeos e as pessoas geralmente conectam baterias diretamente com capacitores. Além disso, a corrente que flui da bateria para o capacitor é de alguma forma de baixa magnitude, pois leva um tempo considerável para fazer com que o capacitor tenha a mesma voltagem que a bateria.

Gostaria de saber por que isso acontece, obrigado.

Este é um exemplo do circuito de que falei:

Tanto a bateria quanto o capacitor têm uma resistência interna.

Seu capacitor se parece um pouco com o interior:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

É claro que eu não conheço seu capacitor, então não conheço a resistência interna exata, mas 3Ohm será uma aproximação suficientemente próxima.

O mesmo acontece na sua bateria, então você está fazendo o seguinte:

^{simule este circuito}

Então, agora, por um pequeno período de tempo, a corrente será máxima, mas é apenas cerca de 0,9A

É claro que quando você coloca um capacitor em uma bateria assim, você não fará um ótimo contato, então haverá uma resistência extra lá também, então pode até ser 0.7A.

A razão pela qual agora leva tempo é que, quando o capacitor é carregado, a tensão nos resistores diminui, a corrente também diminui, a tensão no capacitor aumenta mais lentamente e assim por diante, e assim por diante. aproxime a tensão da bateria cada vez mais devagar.

Quanto maiores os resistores ou os capacitores, mais tempo será necessário.

O momento em que está em 67% pode ser calculado por R * C.

Portanto, no exemplo que é: t (67%) = R * C = 10 * 220u = 2.2ms.

Mas se o capacitor for 22000uF (= 22mF), o tempo de RC, como é chamado, será de 220ms ou 0,22s para carregar com uma resistência total de 10Ohm. Mas com um capacitor desse tamanho, ele também pode ter uma resistência um pouco maior, o que tornará ainda mais lento.

E então é apenas em 67%. Os próximos 30% levarão muito mais tempo.

Editar nota; aumentou a resistência do bastão de 9V conforme o comentário de Nick.

Baterias e capacitores reais têm uma resistência interna que atua para reduzir a corrente de carga do capacitor. Isso impedirá a morte e a destruição que você estava esperando. :-)

De qualquer forma, é difícil ver uma faísca produzida com 9 volts ...

Além da resposta útil de Asmyld, vale a pena notar que, mesmo que todos os condutores estivessem supercondutores com resistência zero, a corrente inicial não seria infinita e a corrente decairia para zero .

Por que não corrente infinita? Como existe um loop de corrente, o circuito terá alguma indutância. Portanto, a corrente inicialmente aumentará a uma taxa de Vbatt / L. A tensão no capacitor dispara além do Vbatt para quase o dobro desse valor e depois reverte, dando um sinusóide amortecido centrado no Vbatt.

Por que amortecido? Estamos gerando um campo magnético variável no tempo. É assim que se produz uma onda eletromagnética (rádio). A potência no campo irradiado fará com que a oscilação da corrente desapareça.

Como você diz, somente na "teoria" podemos obter resultados "ideais".
Usando fontes de energia e capacitores realistas , obtém -se resultados não ideais . Isso ocorre porque os componentes reais têm resistência "adicional", indutância e capacitância.
Embora nunca se possa obter resultados ideais, mantendo os componentes "adicionais" tão pequenos quanto possível, podemos obter resultados "próximos" do ideal.
No seu caso particular, a razão pela qual não houve "efeitos dramáticos" é que a bateria e o capacitor têm resistência interna . Portanto, o capacitor não carrega instantaneamente até a tensão da bateria. Carregará "lentamente" no "normal"
Resumindo, a razão pela qual os capacitores levam tempo para carregar é - resistência interna .