¿Qué es la capacitancia negativa?

Answer 1

Incluso sin analizar cómo funciona realmente este dispositivo transistor, puedo suponer que activa las corrientes para dar el efecto de una inductancia.

De hecho, no debería sorprenderse demasiado con el concepto de capacitancia negativa, ya que los inductores han estado haciendo algo relacionado todo el tiempo. Un circuito resonante contiene un condensador y un inductor, y almacena energía alternativamente, primero en el campo eléctrico del condensador, y luego en el campo magnético del inductor, y luego de regreso (al igual que un niño en un columpio está almacenando energía alternativamente en la energía potencial de altura lejos de la posición de equilibrio, y luego como energía cinética).

Sin embargo, lo que probablemente sea diferente son las ecuaciones que describen su comportamiento. Un inductor verdadero tiene V = L.dI / dt. Un condensador verdadero tiene Q = CV, donde dI / dt = d2Q / dt2. Poner C a un valor negativo te dará algo que se parece un poco a un inductor con un valor positivo de L, pero podría no ser lineal. Aquí es donde tendría que investigar cómo está configurado el dispositivo.

Answer 2

Hay dos formas en que puede ver el problema.

Primero: siempre que tenga un voltaje negativo, su valor de capacitancia puede parecer negativo. Eso vuelve a la definición [matemática] C = Q / V. [/ Matemática]

Segundo: Esto está implícito en el primero. Cuando tienes varios objetos, puedes tomar uno como tu referencia. Al resolver la ecuación de Poisson, obtienes los valores de capacitancia entre cada objeto. Las capacidades entre los objetos y el suelo serán entonces positivas (auto-capacitancias). Las capacidades entre los objetos mismos (capacidades mutuas) serán negativas.

Realmente hice un video corto explicando esto en youtube como parte del tutorial de COMSOL en 2016. Puedes echar un vistazo a la explicación de la teoría: [1] aquí.

Notas al pie

[1] 1.1 Introducción teórica

Answer 3

Trabajando con la definición convencional de capacitancia, C = Q / U, una capacitancia negativa significa un voltaje negativo a través del capacitor si la carga es positiva.

Veamos qué sucede si cortocircuitas un capacitor que fue precargado a un voltaje de U0. Esto significa que comienza con una carga de Q0 = – | C | * U0. Cortocircuitar las dos placas permitiría un flujo de corriente impulsado por el voltaje, que normalmente descargaría el condensador. Pero aquí, en lugar de descargar, el condensador se cargaría más y más; indefinidamente. Esto no es físico. No hay tal cosa como capacitancia negativa.

El concepto de capacitancia negativa a menudo se equipara con la inductancia siempre que se trate de una sola frecuencia de CA. Más exactamente, la capacitancia debería llamarse inductancia inversa. El signo negativo viene debido a la propiedad de la unidad imaginaria de que los inversos multiplicativos y aditivos son idénticos: [matemática] 1 / i = -i. [/ Matemática] En el plano complejo de cantidades de CA, las impedancias capacitivas se encuentran a lo largo de el eje imaginario negativo en oposición a las impedancias inductivas a lo largo del eje imaginario positivo.

Answer 4

Bueno, vamos a resolverlo.

La impedancia de un condensador es = 1 / (jwC)

Multipliquemos esto por un signo negativo para que lo anterior se convierta en – (1 / (jwC)

Pero el signo negativo (-) puede ser reemplazado por dos rotaciones j. j y reemplazando tenemos

– (1 / (jwC) = jj / jwc = j / wc y considerando esto para un valor particular de w entonces

entonces el negativo de la impedancia de un condensador se parece a un inductor.

Implementación. Usando dos amplificadores de voltaje / corriente, conecte la salida de corriente del primer amplificador a una carga de condensador y también a la entrada de voltaje del segundo amplificador. Luego, conecte la salida de corriente del segundo amplificador a la entrada de voltaje del primer amplificador. La impedancia de entrada como se ve en los terminales del primer amplificador será la de un inductor o una capacitancia negativa. Esto sería un girador, pero hay convertidores de impedancia negativa para realizar una función relacionada.

Answer 5

Es una pena, pero el término “supercondensador” ha sido tomado por pequeños condensadores compactos de alto valor, solía significar una reactancia negativa dependiente de la frecuencia:

Filtros analógicos con MATLAB

Novedosa simulación de supercondensador activo R: aplicaciones en la realización de redes multifunción de baja sensibilidad

Los tipos de supercondensadores son muy útiles para realizar algunos tipos de filtros analógicos.