Proceso de carga de un condensador
Un condensador es un dispositivo que al aplicársele una fuente de alimentación de corriente continua se comporta de una manera especial.
Explicación del proceso de carga de un condensador
Cuando el interruptor A se cierra (Ver el primer gráfico):
– La corriente I aumenta bruscamente a su valor máximo y tiene un valor dado por la fórmula I = E/R amperios (como si momentáneamente el capacitor / condensador no existiera en este circuito RC). Después poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero. (ver el diagrama inferior)
– El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectada en serie con R y C). Ver el diagrama.
El tiempo (T) que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula: T = RxC. Donde la resistencia R está en ohmios, el condensador C en milifaradios (mF) y el resultado está en milisegundos.
Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final. Al valor de T se le llama: constante de tiempo.
Al analizar los dos gráficos se observa que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable.
Los valores de Vc, Ic y VR (voltaje en la resistencia) en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas:
- Vc = E + (Vo – E) x e– t/T, donde Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)
- Ic = [(E – Vo)/R] x e-t/T, donde Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)
- VR = E x e-t/T, donde: T = R x C
Nota: Los términos condensador y capacitor se utilizan como sinónimos.
Proceso de descarga de un condensador
Un condensador en un circuito RC serie no se descarga inmediatamente cuando es desconectada de una fuente de alimentación de corriente directa (ver interruptor en el gráfico)
Explicación del proceso de descarga de un condensador
Cuando el interruptor pasa de la posición A, a la posición B, el voltaje en el condensador Vc empieza a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador) hasta tener 0 voltios, de la manera que se ve en el gráfico inferior.
La corriente tendrá un valor máximo inicial de Vo/R y disminuirá hasta llegar a 0 amperios cuando el condensador se haya descargado completamente. (ver gráfico inferior)
La corriente que pasa por la resistencia y el condensador es la misma. Hay que acordarse que el un circuito en serie la corriente es la misma por todos los elementos.
El tiempo (T) que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de el voltaje máximo (E voltios) hasta llegar al 36.8 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula: T = RxC. Donde la resistencia R está en ohmios, el condensador C en milifaradios y el resultado está en milisegundos.
Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha disminuido hasta un 0.7 % de su valor final. Al valor de T se le llama constante de tiempo.
Al analizar los dos gráficos se observa que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable.
- El valor de Vc (tensión en el condensador) para cualquier instante: Vc = Vo x e-t/T
- El valor de I (corriente que pasa por R y C) en cualquier instante: I = -(Vo/R) x e-t/T.
Donde: T = RC es la constante de tiempo.
Nota: Vo es un voltaje cualquiera en el condensador. Si este estuvo previamente cargado hasta un valor E, hay que reemplazar en las fórmulas el valor de Vo con el valor de E.
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