¿Carga lineal de un condensador?¿Como es posible?

[Limbo]

Buenas,

Es un tema peliagudo No he visto nada en google que me aclare..

Estamos haciendo en clase generadores de onda triangular y cuando me dijeron que el condensador se carga linealmente con corriente constante, me quede atonito

Entiendo que la carga sea lineal si la corriente es lineal (lógico).

Me gustaria saber, a ser posible con el minimo de matematicas, porque el condensador se craga exponencialmente..¿Temas de material de fabricacion?¿Cuestiones fisicas?¿Que es lo que hace variar una corriente constante de carga para que carge linealmente?

Espero que se entienda mi duda.
Saludos.

 

[Fogonazo]

Mediante una fuente de corriente constante

Algo como esto:

 

[bocagonza]

como se usa ese circuito ? y como regulo la corriente para que sea constante... ?
Gracias

 

[Limbo]

omo se usa ese circuito ? y como regulo la corriente para que sea constante... ?

Segun el primer diodo, en ese circuito esta uno normal pero puede ser zener, el segundo diodo esta para contrarrestar la caida emisor-base del transistor... La Ic que sera constante viene determinada por el voltaje del primer diodo y de la resistencia de emisor, teniendo que Ic=Vd/Re
La otra resistencia de base limita la intensidad de los diodos..
Espero no equivocarme, lo estoy dando justo hace unos dias

Fogonazo:
Veo que no me explique bien jaja Es normal, no sé ni como plantear la duda..
Ese circuito lo dimos en clase, bueno, algo diferente, pero el mismo..

La cuestion es ¿porque un condensador carga exponelcialmente? Es decir, porque sin ser la corriente constante, el condensador en un tiempo cero pide pico de corriente alta..

 

[bocagonza]

gracias.. ahora como hago para 100mA o los que necesite ? cual seria el calculo ? y para cual esquema ? se puede poner un pote para regular la corriente ?

Gracias otra ves

 

[Fogonazo]

La corriente de carga es función de la diferencia de potencial entre la fuente y la tensión del capacitor.

Si el cap. se encuentra cargado la DDP (Capacitor-fuente) ≈ 0 Casi no existe circulación y la curva de carga se encuentra en la parte de la asíntota.
Si el cap. se encuentra descargado la corriente es máxima porque la DDP es máxima.
A medida que se va cargando la corriente va disminuyendo porque también lo hace la DDP

 

[Limbo]

Si el cap. se encuentra cargado la DDP (Capacitor-fuente) ≈ 0 Casi no existe circulación y la curva de carga se encuentra en la parte de la asíntota.
Si el cap. se encuentra descargado la corriente es máxima porque la DDP es máxima.
A medida que se va cargando la corriente va disminuyendo porque también lo hace la DDP

Hasta ahi, de acuerdo, pero ahora l apregunta millonaria..¿Porque la DDP varia exponencialmente? Es ahi a donde queria ir a parar..

 

[morta]

la DDP varia exponencialmente por que el capacitor o condensador produce Tensión segun la siguiente expresion:

donde uno de los factores está afectado por el exponente -t/(RC)

 

[chclau]

... y esto es asi porque la tension en un capacitor es igual a la integral de la corriente que lo recorre. O lo que es lo mismo, la corriente en el capacitor es igual a la derivada de la tension sobre el mismo.

Cuando aplicas tension a traves de una resist. al capacitor, la corriente sobre C es una ecuacion diferencial cuya solucion hace que la tension sobre el capacitor resulte como lo expreso morta.

Cuando cargas el capacitor con corriente constante, la tension es una rampa, ya que la rampa es el resultado de integrar una constante.

 

[Limbo]

Cuando cargas el capacitor con corriente constante, la tension es una rampa, ya que la rampa es el resultado de integrar una constante

.
Oohhh
Tendre que avanzar en mis estudios matematicos, me quede en nivel basico de derivadas..

donde uno de los factores está afectado por el exponente -t/(RC)

Matematicamente entiendo porque es exponencial, mi pregunta es mas en el aspecto fisico de esa formula ¿Porque esa formula?

 

[chclau]

fijate que ya te lo explico Fogo.

Supongamos que al principio el capacitor esta descargado. La corriente inicial es V/R.
Ahora el capacitor comienza a cargarse. La diferencia de potencial sobre la resistencia va disminuyendo, y con ella la corriente que es la misma que la del capacitor.

Esto sigue asi hasta que el capacitor esta practicamente a la misma tension que V y la corriente es casi nula. En un tiempo infinito, para un capacitor ideal, su tension es la de la fuente y la corriente es cero.

 

[Eduardo]

.
Oohhh
Tendre que avanzar en mis estudios matematicos, me quede en nivel basico de derivadas..

Matematicamente entiendo porque es exponencial, mi pregunta es mas en el aspecto fisico de esa formula ¿Porque esa formula?

Si te planteás un circuito RC serie conectado a una fuente de tensión. Utilizando las leyes de Kirchhoff escribís las ecuaciones correspondientes teniendo en cuenta que en el capacitor se cumple que Ic = C* dV/dt te queda una ecuación diferencial cuya solución es la formulita en cuestión.

Entonces, para contestar tu pregunta tenés que avanzar en tu 1er párrafo.

 

[Scooter]

Es la ley de Ohm para variar. Si un condensador se carga por una resistencia la corriente va variando conforme la tensión en la resistencia varía, y lo hace porque se va cargando el condensador.

 

[chclau]

Yo no creo que aqui la ley de Ohm pueda explicar algo. Se puede calcular la corriente sobre la resistencia sabiendo cual es la tension sobre el capacitor en cada momento... pero para saber cual es la tension sobre el capacitor, no se puede usar la ley de Ohm, lo que se usa es la solucion a la ecuacion diferencial.

 

[cosmefulanito04]

Aunque uses ecuaciones diferenciales, para obtener la tensión seguís haciendo I*Z (eso se ve más fácil con Laplace).

 

[chclau]

La ley de Ohm se aplica unicamente en dos casos:

1. Conductores y resistencias para todo regimen de tension en que se encuentren en su zona lineal (ya que incluso una resistencia se puede quemar), en los que V = R * I

2. Dispositivos de alterna en estado estacionario, en los que se usa la forma generalizada de V = Z * I.

La carga de un capacitor con una fuente de continua NO es estado estacionario, es regimen transitorio, por lo tanto no se la puede resolver con ninguna de las dos formas de la ley de Ohm. Porque, podrias decirme cual es el valor de Z de un capacitor que se esta cargando? No, es imposible, el valor de Z es 1/jwC unicamente para regimen permanente, no tiene sentido hablar de Z en regimen transitorio.

La ley de Ohm NO se aplica en junturas de semiconductores, ni en baterias, ni en regimenes transitorios de elementos reactivos.

Saludos,
Claudio

 

[cosmefulanito04]

...Porque, podrias decirme cual es el valor de Z de un capacitor que se esta cargando? No, es imposible, el valor de Z es 1/jwC unicamente para regimen permanente, no tiene sentido hablar de Z en regimen transitorio...

Si podría, de lo que escribió arriba Eduardo:

[LATEX]Ic = C.\frac{dVc}{dt}[/LATEX]

Si usamos la transformada de Laplace:

[LATEX]\frac{dVc}{dt}=s.Vc[/LATEX]

Aplicando dicha transformada queda que:

[LATEX]Ic_{(s)}=C.s.Vc_{(s)} \Rightarrow Vc_{(s)}=\frac{Ic_{(s)}}{s.C}[/LATEX]

De esa expresión se ve que la impedancia de un capacitor en el plano "S" es 1/(S.C).

Después cuando anti-transformas y volvés al plano temporal, obtenés la solución de la ecuación diferencial que mencionaste.

 

[chclau]

El plano s no tiene existencia real. Solo podemos hablar de valores de impedancia constantes y medibles para s = jw. O sea, para exitaciones de alterna o continua en regimen permanente. Para un capacitor, en continua, el regimen permanente predice correctamente que su impedancia es infinita.

Que de Laplace puedas resolver la ecuacion del capacitor no quiere decir que la impedancia del capacitor sea 1/sC.

La impedancia del capacitor es 1/jwC y tiene sentido solo en regimen permanente.

Para mi el punto principal de esta pequenia discusion es desmitificar que con la Ley de Ohm se puede resolver todo. Con todo el respeto a Ohm... hay que aplicarlo solamente en los casos en que es aplicable.

 

[cosmefulanito04]

Pero justamente, gracias a una herramienta matemática como Laplace podés seguir usando la ley de ohm para poder predecir el comportamiento que tendrá el circuito, que a la larga es el objetivo principal.

¿Uno para que usa la ley de ohm? para anticipar lo que sucederá, acá estás haciendo exactamente lo mismo.

Para mí las leyes de kirchhoff + ley de ohm son los grandes pilares que un electrónico debería saber utilizar, después a medida que profundizas los conocimiento, vas viendo que esas herramientas siguen siendo válidas a pesar de que se apliquen herramientas más complejas como por ej. Laplace.

 

[chclau]

cosme, la ley de Ohm originalmente hablaba solamente de regimenes de continua y de una constante R.

Despues se generalizo a regimenes de alterna usando una constante Z.

Para usarlo como vos decis, suponiendo que ampliaramos el concepto de impedancia a todo el plano s, tendriamos una impedancia que no es constante, sino que es funcion del tiempo. En mi opinion, ya es estirar el concepto demasiado, te imaginas si alguien te dice, che, quiero calcular la carga de este capacitor, cuanto es la impedancia de este capacitor?

Vos le contestarias... cuando conectaste la fuente? Y no solo seria una impedancia que es funcion del tiempo, sino tambien de otros elementos del circuito (la resistencia).

Por eso te digo que no le veo sentido a pensar que la impedancia este definida en todo el plano s, no veo como te ayudaria a resolver en forma simple la carga de un capacitor. Porque para eso estan las herramientas, para resolver, y no para complicar. La ley de Ohm en continua o alterna son utiles, la herramienta de Laplace es util. Pero definir la impedancia para todo el plano s? No lo veo util.