Para un condensador, ¿a dónde va 1/2 QV de energía? ¿Se disipa a través de una resistencia?

Answer 1

La energía almacenada en un condensador es 1 / 2QV , o 1 / 2CV ^ 2. ¿Quieres saber por qué no es solo QV, verdad? La mitad que falta está en el trabajo realizado para poner la carga allí.

La batería emite energía QV en el proceso de cargar el condensador al equilibrio en el voltaje de batería V. Pero la mitad de esa energía se disipa en calor en la resistencia de la ruta de carga, y solo QV / 2 finalmente se almacena en el condensador en equilibrio . La parte contraintuitiva comienza cuando dices “Eso es demasiada pérdida para tolerarlo. Solo voy a reducir la resistencia de la vía de carga para obtener más energía en el condensador”. Esto no funciona, porque la tasa de pérdida de energía en la resistencia (I2R) aumenta dramáticamente, a pesar de que usted carga el condensador más rápidamente. No es nada intuitivo en este proceso de carga exponencial que aún perderá la mitad de la energía en calor, por lo que este problema clásico se convierte en un excelente ejemplo del valor del cálculo y la integral como herramienta de ingeniería.

En lugar de reproducir todas las matemáticas, solo lo remitiré a esta útil página de explicaciones.

Energía almacenada en un condensador

Answer 2

La respuesta de Peter es que captura lo que le sucede a la energía disipada.

Sin embargo, hay formas de cargar un condensador de una manera casi sin pérdidas. Esto se hace rutinariamente en los reguladores de conmutación. Si desea cargar un condensador con una pérdida mínima, agregue un inductor en serie y un diodo (o un MOSFET de bajo Rds-on) y luego cargue el condensador. Si usa una fuente de 10V, el condensador se cargará a casi el doble de ese valor (vea la simulación a continuación). El inductor almacenará energía mientras se carga el capacitor, eventualmente la corriente en el inductor decaerá y transferirá la energía magnética almacenada al capacitor.

Answer 3

Para agregar a lo que Peter Hand ha señalado, sí, la energía restante siempre se disipa en forma de calor. Este calor se disipará en la fuente misma en el cableado, así como en el material dieléctrico. Por lo tanto, incluso si la fuente y los cables no tienen pérdidas, el dieléctrico no lo hará, ya que siempre implica la polarización del material dieléctrico. La polarización se induce en cualquier dieléctrico a través de cualquier campo eléctrico aplicado dinámicamente y es este proceso el que permite almacenar la energía pero también hace que el calor se disipe dentro del dieléctrico.

Además, independientemente del tamaño de la “resistencia”, la mitad de la energía siempre se disipa como calor en la “resistencia”, ya sea [matemática] 100000000M \ Omega [/ matemática] o [matemática] 0.000000000001 \ Omega [/ matemática]

Answer 4

Un condensador cargado desde un estado completamente descargado da como resultado la pérdida de potencia en cualquier resistencia parásita. Sin embargo, los circuitos que usan inductores pueden alcanzar casi el 100% de eficiencia en la transferencia de carga por transferencia resonante. También usando condensadores conmutados, la pérdida de eficiencia puede reducirse enormemente cargando un condensador parcialmente cargado y luego colocando ese condensador en serie con otro condensador que está parcialmente cargado y descargando parcialmente el par cuando está en serie y repitiendo el proceso rápidamente.

Answer 5

Sí, si una resistencia está conectada a través de los terminales del condensador, la carga en el condensador fluirá a través de la resistencia, y al hacerlo, la energía en el condensador se disipará como calor en la resistencia.

Answer 6

No veo un circuito para determinar exactamente a qué te refieres. Si está cargando a través de una resistencia, entonces la corriente a través de la resistencia es una pérdida de energía como calor).

Pero hay otros medios de carga que no tienen pérdidas. La forma ideal de cargar es a través de una fuente de corriente constante que es idealmente lineal. Pero cada vez que hay una caída de voltaje con la corriente hay pérdida por calor.

Pero puede haber métodos de transferencia de carga a través de un inductor que puede estar cerca de sin pérdidas.

Answer 7

Permanece almacenado en el condensador mismo, a menos y hasta que haya un cambio en el voltaje, V. Si el voltaje disminuye, liberará energía para mantener V y viceversa.