A loja de capacitores é carregada?


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Existem alguns conceitos fáceis que eu não entendo exatamente. Receio estar estudando essas coisas há dois anos da minha engenharia, mas elas ainda me incomodam. Capacitor é um deles. Alguém pode explicar?

  • O que um capacitor faz? Armazena cobranças? Se sim, então como isso acontece?

Eu procurei no Google e no Yahoo, mas não encontrei nada útil lá (para mim). Por isso, ficarei feliz em resolver meu problema aqui.

PS Espero que a questão não seja novamente um tópico fora do tópico, como sempre acontece e, além disso, as pessoas não sugerem para onde ir. É uma coisa muito triste.


Faça apenas uma pergunta. Eles são muito amplos também.
21713 Leon Heller

Eu pensei que esses eram pequenos tópicos para discutir, pelo menos para mim, pois eu precisava apenas do básico para eles.
Syed Sahl 07/07

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Quando uma pergunta está fora do tópico aqui, você não pode exigir que eu saiba onde colocá-la - não sei mais sobre outros fóruns além de você!
Wouter van Ooijen 07/07

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Você leu os dois principais hits do google, howstuffworks.com/capacitor.htm e en.wikipedia.org/wiki/Capacitor ? Se existem termos que você não entende, você os pesquisou?
Pjc50 07/07/2013

Ainda é uma pergunta muito ampla? É bastante básico, mas outra pergunta semelhante foi muito bem recebida (mais de 5 upvotes) aqui (cf electronics.stackexchange.com/questions/8745 e electronics.stackexchange.com/questions/4788 ). Só porque as pistolas helicoidais são mais chiques do que os capacitores, não significa que "Como funciona uma pistola helicoidal?" é uma pergunta correta enquanto "Como um capacitor funciona?" não é.
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Respostas:


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Se por encargos você quer dizer encargos elétricos , então não, um capacitor não armazena encargos. Esse é um equívoco comum, talvez devido aos múltiplos significados da palavra carga . Quando alguma carga entra em um terminal de um capacitor, uma quantidade igual de carga sai do outro. Portanto, a carga total no capacitor é constante.

O que os capacitores armazenam é energia . Especificamente, eles armazenam em um campo elétrico. Todos os elétrons são atraídos por todos os prótons. Em equilíbrio, há um número igual de prótons e elétrons em cada placa do capacitor, e não há energia armazenada nem tensão no capacitor.

Porém, se você conectar o capacitor a algo como uma bateria, alguns elétrons serão puxados para longe de uma placa e um número igual de elétrons será empurrado para a outra placa. Agora, uma placa possui uma carga líquida negativa e a outra possui uma carga líquida positiva. Isso resulta em uma diferença no potencial elétrico entre as placas e em um campo elétrico cada vez mais forte à medida que mais cargas são separadas.

O campo elétrico exerce uma força sobre as cargas, que tenta retornar o capacitor de volta ao equilíbrio, com cargas balanceadas em cada placa. Enquanto o capacitor permanecer conectado à bateria, essa força será equilibrada pela força da bateria e o desequilíbrio permanecerá.

Se a bateria for removida e deixarmos o circuito aberto, as cargas não poderão se mover, portanto o desequilíbrio de carga permanecerá. O campo ainda está aplicando uma força às cargas, mas elas não podem se mover, como uma bola no topo de uma colina ou uma mola mantida sob tensão. A energia armazenada no capacitor permanece.

Se os terminais do capacitor estiverem conectados a um resistor, as cargas poderão se mover, para que haja uma corrente. A energia armazenada no capacitor é convertida em calor no resistor, a tensão diminui, as cargas se tornam menos desequilibradas e o campo enfraquece.

Leitura adicional: RECLAMAÇÕES DE CAPACITORES (1996 William J. Beaty)


E se eu conectar o capacitor com uma carga (qualquer dispositivo), ele fornecerá ao dispositivo um DC?
Syed Sahl

@SyedSahl um resistor é uma carga simples. Não importa qual é a carga; se houver energia armazenada no capacitor, haverá tensão e, se as cargas puderem se mover, haverá corrente.
Phil Frost

Quero dizer que tipo de corrente fluirá? CA ou CC?
Syed Sahl

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@SyedSahl depende da carga e de como você define AC e DC. Se a carga for puramente resistiva, você obtém uma tensão e corrente em decomposição exponencial. Se a carga for um coletor de corrente, você terá uma tensão de decaimento linear e uma corrente constante. Se a carga é um indutor, a energia armazenada oscila entre o capacitor e o indutor e você obtém CA até que algo (resistência do fio, radiação EM ...) absorva a energia (circuito do tanque de LC). Uma carga do conversor de impulso atrai corrente em pulsos que podem ser considerados CA. Depende da carga.
Phil Frost

Mmmmh ... talvez seja uma espécie de "corte de cabelo", por outro lado: é realmente errado dizer "Sim, o capacitor pode armazenar cargas - cargas positivas em uma placa e cargas negativas na outra. respondendo à pergunta, é realmente necessário adicionar-se - automaticamente - ambos os lados?
LVW

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Em resumo, capacitores são dois objetos condutores, geralmente placas pequenas, separadas por algo que isola, conhecido como dielétrico. Muito parecido com o acúmulo estático que ocorre se você esfregar um balão no braço e colocá-lo no cabelo, cargas opostas se acumulam em qualquer placa, permitindo que ele armazene energia na forma de carga. Existem outros 2 fatores-chave que influenciam o comportamento do capacitor e os tornam muito úteis. -Eles cobram exponencialmente, não linearmente. Digamos que eu carregue um capacitor com uma tensão constante e meça a tensão no capacitor (que corresponde à carga contida nele) a cada digitação, 5 segundos. Não subiria, digamos, 0,1 a cada 5 segundos. Em vez disso, aumenta em uma porcentagem definidada capacidade total por unidade de tempo. Este é efetivamente o mesmo princípio (exceto ao contrário) do decaimento radioativo - a "meia-vida" é um conceito intuitivo, correspondendo ao tempo necessário para a quantidade reduzir para 50% do que era - mas não para perder uma quantidade definida (ou seja, não é de 50 moléculas por segundo, é de 50% por segundo). Parece algo como isto: teste

Como você pode ver, o carregamento é rápido no início, mas diminui à medida que a carga se acumula.

-O segundo são as conseqüências dessa acumulação de carga. À medida que a tensão aumenta, a corrente "através" do capacitor diminui - aparentemente aumentando a resistência elétrica do capacitor. No entanto, se invertermos a polaridade da fonte de alimentação de entrada, alterando-a, isso tem o efeito de "diminuir" a resistência - a carga, em vez de ser comprimida no capacitor, pode fluir facilmente e de fato aumenta efetivamente a tensão efetiva. A principal consequência disso é que o capacitor resiste à CC, mas permite a CA. Mais concretamente, quanto maior a frequência da comutação da polaridade de tensão (ou seja, CA), menor o capacitor impedirá o fluxo de corrente no circuito. O capacitor pode ser pensado como uma mola elétrica. Você empurra para baixo, simbolizando a corrente que flui para ele. A princípio, oferece pouca resistência. No entanto, à medida que você continua empurrando, a mola empurra para trás com mais força, até que você não possa mais empurrar. Isso é equivalente à tensão no capacitor (novamente equivalente à carga armazenada dentro dele) se aproximando da tensão de entrada - como a força ascendente da mola se equilibrando em relação ao seu peso. Agora, o que acontece se você empurrar na direção oposta? A primavera funcionacom você em vez de contra você, aumentando a força de saída além do que você poderia esperar alcançar apenas com seus músculos e peso.

Então, como podemos explorar isso? Existem dois tipos principais de uso do capacitor, dependendo de como eles são organizados em um circuito - "acoplamento", onde o capacitor está em série, e "desacoplamento", capacitor em paralelo. Ambos fazem uso desses princípios acima mencionados.

O acoplamento é usado no bloqueio de corrente contínua - isso é mais frequentemente encontrado no processamento de sinais e rádios. Quanto menor o capacitor, maior a frequência que ele impede (como ele carrega mais rapidamente); portanto, ao ajustar a capacitância, podemos ajustar as frequências bloqueadas. Quando usado com um indutor (o oposto diamétrico de um capacitor) - cuja propriedade mais relevante é o bloqueio de frequências ALTAS, podemos restringir os sinais em uma "faixa" de frequências específica - um circuito de "passagem de banda". Isso é crítico em rádios para transmitir ou receber na frequência desejada.

Os capacitores de acoplamento também são usados ​​em circuitos de temporização - como os transistores (comutadores eletrônicos) ligam a uma tensão conhecida e os capacitores carregam a uma taxa conhecida, eles podem ser usados ​​para ligar o transistor apenas em um determinado momento (ou frequência).

Os capacitores de desacoplamento são usados ​​para armazenamento de energia ou para "amortecimento" elétrico. Novamente, ajuda pensar sobre isso em termos de primavera.

Uma mola em uma pistola de pellets mostra perfeitamente o armazenamento de energia. A mola é puxada para trás, análoga ao capacitor que está sendo carregado, e então liberada, permitindo descarregar sua energia em uma "carga" - mecanicamente falando, o chumbo (ou outra munição), eletricamente, um componente, por exemplo, uma luz. Os capacitores são ideais para situações em que é necessária muita energia em um curto período de tempo, uma vez que descarregam extremamente rapidamente - por exemplo, um desfibrilador. A bateria sozinha não pôde descarregar toda a energia necessária tão rapidamente, então o capacitor interno a armazena e libera conforme necessário.

Para o amortecimento, é melhor pensar na analogia do capacitor / mola como a mola na suspensão do carro. A suspensão do carro protege o carro (e os passageiros) de danos, absorvendo parte da energia do movimento vertical do carro. Se uma roda for empurrada muito rapidamente ao passar por cima de uma pedra grande, o restante do carro será menos afetado graças à suspensão, que absorve energia e a libera lentamente, empurrando o carro para cima. Da mesma forma, um capacitor de desacoplamento pode "suavizar" sinais ou pulsos elétricos. Análoga à pedra, às vezes a natureza da geração elétrica, ou mau funcionamento, pode causar "picos" de tensão. Mesmo picos de tensão muito curtos podem causar danos graves a alguns equipamentos. O capacitor de desacoplamento é capaz de absorver esse "choque" e reduzir a chance de danos. Além do que, além do mais,

Espero que ajude. Desculpe se é um pouco detalhado, mas pretendo ser abrangente.


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"Digamos que eu carregue um capacitor com uma tensão constante" - se você fizer isso, ele carrega imediatamente - não aumenta exponencialmente como você disse. Carrega exponencialmente quando um resistor está em série com ele e atinge 63,2% por cento de sua carga no tempo = RC. As tampas carregam linearmente com uma corrente constante aplicada. É ERRADO dizer que eles cobram exponencialmente da maneira geral que você possui. Muita gente "vê" o modelo mecânico de um boné como um volante / massa e reserva uma mola para o modelo de indutância - isso naturalmente iguala corrente à força, o que acho mais fácil de entender.
Andy aka

Você está certo, eu deveria ter sido mais específico. Normalmente, eu assumo a premissa do mundo real de que sempre haverá algum tipo de resistência e, portanto, podemos ver a carga exponencial, mas esqueci de parar com isso para os propósitos de um modelo teórico.
Alex Freeman
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