capacitores
Escuela de Ciencias Tecnológicas – Tecnología en Electricidad – Circuitos Eléctricos en AC
TRANSITORIOS EN REDES CAPACITIVAS
FASE DE CARGA
Ya entendida la forma en que un capacitor adquiere su carga. Ahora extendamos este análisis para incluir los
potenciales y la corriente desarrollada dentro de la red de la figura luego del cierre del interruptor (a la posición 1).
El lector recordará que al instante en que el interruptor se cierra, se extraen los electrones de la placa superior y se
depositan sobre la placa inferior debido a la batería, dando por resultado una carga neta positiva sobre la placa superior y una carga negativa sobre la placa inferior. La transferencia de electrones es muy rápida al principio,
disminuyendo su velocidad a medida que el potencial en el capacitor se aproxima al voltaje aplicado de la batería.
Cuando el voltaje en el capacitor es igual al de la batería, la transferencia de electrones cesará y las placas tendrán una carga neta determinada por Q = C Vc = CE.
En las figuras siguientes se presentan gráficas del cambio en la corriente y el voltaje, respectivamente. Cuando el
interruptor se cierra en t = 0 s, la corriente salta a un valor limitado únicamente por la resistencia de la red y
luego disminuye a cero a medida que las placas se cargan. Observe el rápido declive en el nivel de corriente, el cual
revela que la cantidad de carga depositada sobre las placas por unidad de tiempo también decae rápidamente. Dado
que el voltaje en las placas se encuentra directamente relacionado con la carga existente en éstas mediante Vc = q/C,
la rápida velocidad con la que la carga inicialmente se deposita sobre las placas ocasionará un rápido incremento en
Vc . Obviamente, a medida que la velocidad del flujo de carga (I) disminuye, la velocidad de carga en el voltaje
actuará de la misma forma. Eventualmente, el flujo de carga se detendrá, la corriente I será igual a cero, y el voltaje
cesará de cambiar en magnitud —la fase de carga habrá concluido—. En este punto el capacitor asumirá las
características de un circuito abierto: una caída de voltaje en las placas sin un flujo de carga "entre" las placas. Como
se demuestra en la figura, el voltaje en el capacitor es el voltaje de la fuente debido a que i= ic = iR = 0 A y VR = irR =
(0)R = 0 V. Para todo análisis futuro:
tiempo
Un capacitor puede reemplazarse mediante un equivalente de circuito abierto una vez que la fase de carga en una
red de cd ha concluido.
De regreso al instante en que el interruptor se cierra, también es posible suponer que el capacitor se comporta como
un corto circuito en el momento en que el interruptor se cierra dentro de una red de carga de cd, como se muestra
en la figura.
La corriente i = ic = iR = E/R, y el voltaje Vc = E ‐ vR = E ‐ iRR = E ‐ (E/R)R = E ‐ E = 0 V en t = 0 s.
Mediante la aplicación del cálculo, se puede obtener la siguiente ecuación matemática para la comente de carga ic .
/
El factor RC en la ecuación se denomina constante Je tiempo del sistema y cuenta con unidades de tiempo como
sigue:
/
Su símbolo es la letra griega (tau), y su unidad de medida es el segundo. De esta forma, = RC (segundos, s).
La corriente ic de una red capacitiva será esencialmente igual a cero después de que hayan transcurrido cinco
constantes de tiempo de la fase de carga en una red de cd. Debido a que C, por lo general, se encuentra en el
intervalo ...
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