¿Sabes cuál es la carga final en el capacitor? Si eres estudiante de física o electrónica, seguro que te habrás topado con esta pregunta en más de una ocasión. En este artículo, te explicaremos de forma sencilla y clara cómo calcular la carga eléctrica que se almacena en un capacitor cuando se le aplica una corriente eléctrica. ¡No te lo pierdas!
Cuando busca comprar un capacitor, uno de los factores más importantes que debe considerar es la carga final. Esta es la cantidad de energía que el condensador puede almacenar antes de que necesite recargarse.
Si está buscando un capacitor que pueda almacenar mucha energía, entonces debe buscar uno con una carga final alta.
Muchos factores afectan la carga final de un capacitor, por lo que es importante comprenderlos todos antes de realizar su compra.
Por ejemplo, uno de los factores más importantes que afectan la carga final de un capacitor es su tamaño. Cuanto más grande es el condensador, más energía puede almacenar. Es por eso que los condensadores vienen en diferentes tamaños; para que puedan ser utilizados para diferentes propósitos. Si está buscando un capacitor para usar en un dispositivo electrónico, debe asegurarse de que sea lo suficientemente grande como para almacenar toda la energía que usará el dispositivo.
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¿Cómo se calcula la carga final de un condensador?
Puedes calcular la carga final de un capacitor usando la ecuación: Q = C * V
Donde Q es la carga en culombios, C es la capacidad en faradios, y V es el voltaje en voltios [1].
Q = 0,0001 * 12 = 0,0012 culombios o 1200 microculombios (1200 uC)
Para calcular la carga de un capacitor, necesita saber dos cosas: la capacitancia del capacitor y el voltaje aplicado al capacitor.
La capacitancia es una medida de cuánta carga puede almacenar un capacitor y se mide en faradios. El voltaje aplicado al capacitor determina cuánta carga se almacena realmente en las placas del capacitor.
Puede pensar en un capacitor como un balde que puede contener una cierta cantidad de agua (la capacitancia). Cuanta más agua pongas en el balde (cuanto mayor sea el voltaje), más agua retendrá. Si tiene una cubeta muy grande (alta capacitancia), se necesitará más agua (voltaje más alto) para llenarla.
La carga final en el capacitor es directamente proporcional tanto a la capacitancia como al voltaje aplicado al capacitor. Entonces, si duplica cualquiera de los dos, duplicará el cargo final. Si reduce a la mitad cualquiera de ellos, reducirá a la mitad el cargo final.
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¿Cuál es la carga en el capacitor cuando está completamente cargado?
Cuando la corriente a través de un capacitor es cero, indica que está completamente cargado.
La frase «completamente cargada» se refiere a una condición en la que el voltaje del capacitor coincide con el voltaje de la batería. [2].
Esto ocurre porque el condensador ha alcanzado un estado de equilibrio en el que la cantidad de carga que entra es igual a la cantidad de carga que sale.
En este punto, se dice que el capacitor está «totalmente cargado» y su voltaje será igual al voltaje aplicado.
¿Qué es el voltaje final del capacitor?
El voltaje final del capacitor es el voltaje que se aplica al capacitor cuando está completamente cargado. Este voltaje está determinado por el voltaje de la batería y los valores de la resistencia en el circuito. [3].
La fórmula para calcular la tensión final del condensador es: Vc = Vb * (Rt / (Rt + Re))
Donde Vc es el voltaje final del capacitor, Vb es el voltaje de la batería, Rt es la resistencia total del circuito y Re es la resistencia efectiva del capacitor.
Por ejemplo, si tiene una batería de 12 voltios y una resistencia de 100 kohm en serie con un capacitor de 100 nF, entonces el voltaje final de su capacitor sería:
Vc = 12 * (100000 / (100000 + 100)) = 11,99 voltios
Como puede ver, el voltaje final del capacitor está muy cerca del voltaje de la batería.
Esto se debe a que el capacitor de 100 nF tiene una resistencia efectiva (Re) muy alta y, por lo tanto, no permite que fluya mucha corriente a través de él.
El voltaje final del capacitor será más bajo si el circuito tiene una resistencia total más baja (Rt) o una capacitancia más alta (C).
¿Cómo encuentras la carga en un capacitor?
Para encontrar la carga en un capacitor, necesitas saber dos cosas: la capacitancia del capacitor y el voltaje a través de él. La capacitancia es una medida de cuánta carga puede almacenar el capacitor. El voltaje es una medida de la diferencia de potencial entre las placas del capacitor.
¿Cuál es la corriente de carga?
La corriente que ingresa a un capacitor después de aplicar un voltaje por primera vez [4]. La corriente es igual a la capacitancia multiplicada por el voltaje aplicado dividido por la constante de tiempo del circuito. La corriente disminuye a medida que se carga el capacitor y eventualmente se vuelve cero.
La constante de tiempo es una medida del tiempo que tarda el condensador en cargarse o descargarse. Es igual al producto de la capacitancia y la resistencia.
En un circuito con un inductor y un capacitor, la constante de tiempo es igual a la inductancia dividida por la capacitancia.
Cuando aplica un voltaje por primera vez a un capacitor, hay una gran corriente de carga. Esta corriente de carga disminuye a medida que se carga el capacitor y eventualmente se vuelve cero.
¿Cómo encuentras la carga en un capacitor en serie?
Los pares de capacitores idénticos conectados en serie siempre tienen la misma cantidad de carga en sus placas.
¿Cómo se carga un condensador?
La carga de un condensador se realiza conectándolo a una batería o fuente de alimentación para que los electrones puedan fluir de una placa a la otra. La cantidad de carga que fluye hacia el capacitor depende del voltaje de la batería y la capacitancia del capacitor.
Es sencillo cargar un condensador. Un capacitor se carga conectándolo a una fuente de voltaje de CC. Puede ser una batería o una fuente de alimentación de CC.
Cuando el capacitor está conectado a un suministro de voltaje de CC, se cargará hasta el nivel de electricidad que proporciona la fuente de voltaje de CC. Entonces, si se usa una batería de 9 voltios con un capacitor, se cargará rápidamente a 9 voltios.
Un> Todo lo que se debe hacer es conectar el lado positivo de la fuente de voltaje de CC al lado positivo del capacitor, se realizan las conexiones y el capacitor comenzará a llenarse de electrones.
El tiempo que se tarda en cargar un condensador depende de dos factores:
- El voltaje de la fuente de alimentación de CC;
- La capacitancia del capacitor;
Con un voltaje más alto, el capacitor se cargará más rápidamente.
Con una capacitancia más baja, llevará más tiempo llenar las placas con electrones y lograr una carga completa [5].
¿Qué es la carga y descarga de condensadores?
La carga y descarga de condensadores es el proceso de transferencia de energía entre las placas de un condensador a través de un circuito externo. Esto se puede hacer con un Fuente de alimentación de CC o CA.
La descarga es cuando el condensador libera su energía almacenada de nuevo en el circuito. Esto sucede cuando el condensador se desconecta de la fuente de alimentación y ya no hay flujo de electrones para mantener la carga en las placas.
El tiempo que tarda un condensador en descargarse depende de tres factores:
- El tamaño de la resistencia;
- El voltaje de la batería;
- La capacitancia del capacitor;
Una resistencia de mayor valor hará que la descarga ocurra más lentamente porque limita la corriente que fluye a través de ella.
Una batería de mayor voltaje también hará que la descarga ocurra más lentamente porque hay menos diferencia de potencial entre las placas del condensador.
Una capacitancia más alta hará que la descarga ocurra más rápido porque puede almacenar más carga.
Consulte más guías útiles sobre condensadores:
- ¿Cómo Instalar un Condensador a Dos Amperios?
- ¿Cómo descargar un condensador con un destornillador?
- ¿Cómo cargar un condensador sin resistencia?
Preguntas más frecuentes
¿Cuál es la carga final del capacitor en estado estacionario?
Para la situación de estado estable, el capacitor estará completamente cargado (es decir, la corriente será cero) y lo trataremos como abierto.
¿Cuál es el voltaje final del capacitor completamente cargado?
El voltaje final del capacitor es igual al voltaje aplicado. Si tiene una batería de 100 voltios y la coloca en un capacitor de 100 faradios, cargándola por completo, el voltaje en el capacitor será de 100 voltios.
Esto se debe a que no hay pérdidas de energía en un condensador ideal. Toda la energía suministrada por la batería se destina al almacenamiento de energía eléctrica en el campo eléctrico entre las placas del condensador.
¿Qué le sucede a un capacitor en estado estacionario?
En un estado estable, el voltaje del capacitor no cambia. Esto significa que la corriente a través del capacitor debe ser cero.
Si fluye corriente hacia adentro o hacia afuera del capacitor, se cargará o descargará hasta que el voltaje a través de él sea igual al voltaje aplicado.
En un circuito sin otras fuentes de corriente, esto ocurrirá muy rápidamente y verá un fuerte aumento o caída en el voltaje seguido de un período de voltaje constante.
¿Cómo actúa un capacitor cuando está completamente cargado?
Cuando un capacitor se carga inicialmente, actúa como un cortocircuito (corriente sin caída de voltaje) y puede entregar energía. Luego se convierte en un circuito abierto (pérdida de voltaje pero sin flujo de corriente) después de estar completamente cargado a ese nivel de voltaje.
¿Pueden sobrecargarse los capacitores?
Si el voltaje nominal se aplica al capacitor más de una vez, existe la posibilidad de un aumento irreversible en la capacidad. Si el condensador se calienta demasiado, fallará.
La sobrecarga de un condensador también puede hacer que se incendie. Esto se debe a que el material dieléctrico entre las placas se descompone cuando se expone a demasiado voltaje. Las chispas resultantes pueden encender cualquier material inflamable cercano y provocar un incendio.
Es importante descargar un capacitor por completo antes de retirarlo de un circuito. [6]. El no hacerlo podría resultar en lesiones personales o daños al capacitor.
Si está trabajando con capacitores, es importante saber cómo cargarlos y descargarlos de manera segura. La sobrecarga puede dañar el capacitor y provocar que se incendie, por lo que es importante seguir cuidadosamente las instrucciones del fabricante.
Video útil: la carga en un capacitor es proporcional al voltaje y la capacitancia
Referencias:
- https://www.electronics-tutorials.ws/capacitor/cap_4.html
- https://www.indiabix.com/electronics/capacitors/discussion-1079
- https://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_1.html
- https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/carga+actual
- https://www.learningaboutelectronics.com/Articles/How-to-charge-a-capacitor
- https://homex.com/ask/que-pasa-si-sobrecargas-un-capacitor
