Tabla de contenido
Introducción
En un circuito divisor de voltaje, el voltaje de suministro o voltaje del circuito se distribuye uniformemente entre todos los componentes del circuito, dependiendo de la capacidad de esos componentes.
La estructura del circuito divisor de voltaje capacitivo es la misma que la del circuito divisor resistivo. Sin embargo, al igual que las resistencias, los circuitos divisores de voltaje capacitivos no se ven afectados por los cambios de frecuencia, incluso con el uso de reactivos.
Un condensador es un componente pasivo que almacena energía eléctrica en una placa de metal. Un condensador tiene dos placas, que están separadas por un material no conductor o aislante llamado “dieléctrico”.
Aquí, la carga positiva se almacena en una placa y la carga negativa se almacena en otra.
Cuando se aplica una corriente continua al condensador, está completamente cargado. El dieléctrico entre las placas actúa como aislante, contrarrestando la corriente que fluye a través del condensador.
Esta resistencia a la corriente de alimentación a través del condensador es reactancia (XCde condensadores. La reactancia del condensador también se mide en ohmios.
Un condensador completamente cargado actúa como fuente de energía, ya que almacena energía y la descarga a los componentes del circuito.
Cuando se aplica una corriente alterna al condensador, el condensador carga y descarga continuamente la corriente a través de la placa. En este momento, el condensador también tiene una reactancia, que cambia según la frecuencia de la fuente de alimentación.
Se sabe que la carga almacenada en un condensador depende de la tensión de alimentación y la capacitancia del condensador.
De la misma manera que la reactancia también depende de varios parámetros, sabemos qué parámetros afectan a la reactancia de un condensador.
Si el valor de capacitancia del condensador es pequeño, el tiempo requerido para cargar el condensador será menor, es decir, la constante de tiempo RC requerida será menor. Del mismo modo, cuanto mayor sea el valor de capacitancia del condensador, mayor será la constante de tiempo RC.
A partir de esto, se observó lo siguiente: Mayor capacitancia El valor del condensador Baja reactancia Valor: donde como Capacitancia reducida El valor del condensador es Mayor reactancia Valor. En otras palabras, la reactancia de un condensador es inversamente proporcional al valor de capacitancia del condensador.
XC∝ 1/C
Si la frecuencia de la corriente aplicada es baja, el condensador tardará más en cargarse, lo que indica un valor de reactancia más alto. Del mismo modo, cuando la frecuencia de la corriente aplicada es alta, la reactancia del condensador es baja.
A partir de esto, se puede ver que la reactancia del condensador es inversamente proporcional a la frecuencia.
Por último, la reactancia (XC) es inversamente proporcional a la frecuencia (f) y al valor de capacitancia (C).
XC∝ 1/f
capacitivade reactancia
Ya sabemos que la reactancia capacitiva es inversamente proporcional al valor de frecuencia y capacitancia del condensador. Entonces, la ecuación para la reactancia es la siguiente:
XC = 1/2πfC
Aquí
XC = Reactancia del condensador (ohmios) (Ω)
f = frecuencia en hercios (HZ)
C = capacitancia del condensador (faradio) (F)
π = constante numérica (22/7 = 3,142)
Distribución de tensión de condensadores en serie
Si los condensadores están conectados en serie, se calcula la distribución de tensión entre los condensadores. porque El voltaje del condensador es diferente Valores según valores de capacitancia Conexión en serie.
La reactancia de un condensador contra el flujo de corriente depende del valor de la capacitancia y de la frecuencia de la corriente aplicada.
Ahora veamos cómo afecta la reactancia al condensador, calcule los valores de frecuencia y capacitancia. El siguiente circuito muestra un circuito divisor de voltaje capacitivo con dos condensadores conectados en serie.
[Read: Capacitors in Series ]
Divisor de tensión capacitivo
Los valores de capacitancia de los dos condensadores conectados en serie son 10 μF y 22 μF, respectivamente. Aquí, el voltaje del circuito es de 10 V y este voltaje se distribuye a ambos condensadores.
En una conexión en serie, todos los condensadores tienen la misma carga (Q), pero la tensión de alimentación (VS) no es el mismo para todos los condensadores.
El voltaje del circuito es compartido por el condensador de acuerdo con el valor de capacitancia del condensador. En la relación de V = Q / C.
A partir de estos valores, la reactancia (XC) utilizando los valores de frecuencia y capacitancia del condensador.
Ejemplo de divisor de tensión capacitivo n.º 1
A continuación, calcule la distribución de voltaje a los condensadores 22uF y 40uF con un voltaje de alimentación de 10V a la frecuencia de 10HZ que se muestra en la figura anterior.
Reactancia del condensador de 10uF,
XC1 = 1/2πfC1 = 1/(2*3.142*40*10*10-6) = 400Ω
Reactancia del condensador de 22uF,
XC\2 = 1/2πfC2 = 1/(2*3.142*40*22*10-6) = 180Ω
La reactancia capacitiva total del circuito es
XC= XC1+ XC2= 400Ω + 180Ω = 580Ω
CT= C1C2/(C1+C2) = (10*22*10-12)/(32*10-6) = 6.88uF
XTomografía computarizada = 1/2πfCT = 1/(2*3.142*40*6.88*10-6) = 580Ω
La corriente en el circuito es
I = V/XC = 10V/580Ω = 17,2 mA
Ahora, la caída de voltaje a través de cada condensador es
VC1 = I*XC1 = 17,2 mA * 400 Ω = 6,9 V
VC2 = I*XC2 = 17,2 mA * 180 Ω = 3,1 V
Ejemplo de divisor de tensión capacitivo n.º 2
A continuación, calcula la caída de tensión a través de los condensadores conectados en serie 10uF y 22uF y funciona con una tensión de alimentación de 10V a la frecuencia de 4000 HZ (4 KHZ).
Reactancia del condensador de 10uF,
XC1 = 1/2πfC1 = 1/(2*3.142*4000*10*10-6) = 4Ω
Reactancia del condensador de 22uF,
XC\2 = 1/2πfC2 = 1/(2*3.142*4000*22*10-6) = 1.8Ω
La reactancia capacitiva total del circuito es
XC= XC1+ XC2 = 4Ω+1.8Ω = 5.8Ω
CT = C1C2/(C1+C2) = (10*22*10-12)/(32*10-6) = 6.88uF
XTomografía computarizada = 1/2πfCT = 1/(2*3.142*4000*6.88*10-6) = 5.8Ω
La corriente en el circuito es
I = V/XTomografía computarizada = 10V/5.8Ω = 1.72A
Ahora, la caída de voltaje a través de cada condensador es
VC1 = I*XC1 = 1,72 A * 4 Ω = 6,9 V
VC2 = I*XC2 = 1,72 A * 1,8 Ω = 3,1 V
A partir de los dos ejemplos anteriores, podemos concluir que un condensador con un valor más bajo (10uF) se cargará a un voltaje más alto (6.9V) y un condensador con un valor más alto (22uF) se cargará a un nivel de voltaje más bajo (3.1V).
Finalmente, la suma de los dos valores de caída de voltaje del condensador es igual a la tensión de alimentación (es decir, 6,9 V + 3,1 V = 10 V). Dado que la caída de tensión es independiente de la frecuencia, estos valores de tensión son los mismos para todos los valores de frecuencia.
La caída de voltaje a través de los dos condensadores es la misma en ambos ejemplos con diferentes frecuencias. LA FRECUENCIA ES DE 40 HZ O 40 KHZ, Y LA CAÍDA DE VOLTAJE A TRAVÉS DEL CONDENSADOR ES LA MISMA EN AMBOS CASOS.
La corriente que fluye a través del circuito varía con la frecuencia. La corriente aumenta con el aumento de la frecuencia, a una frecuencia de 40 HZ es de 17,2 mA, pero a una frecuencia de 4 KHZ es de 1,72 A, y cuando la frecuencia de 4 HZ aumenta a 4 KHZ, la corriente aumenta casi 100 veces.
Finalmente, podemos decir que la corriente que fluye a través del circuito es directamente proporcional a la frecuencia (I α f).
resumen
- La oposición al flujo de corriente en un condensador se conoce como reactancia (XC) del condensador. Esta reactancia capacitiva se ve afectada por parámetros como el valor de capacitancia, la frecuencia de la tensión de alimentación, etc., y estos valores son inversamente proporcionales a la reactancia.
- El circuito divisor de CA distribuye la tensión de alimentación a todos los condensadores de acuerdo con el valor de capacitancia.
- Estas caídas de voltaje a través del condensador son las mismas a cualquier frecuencia del voltaje de alimentación. oltage。 En otras palabras, la caída de voltaje a través del condensador es independiente de la frecuencia.
- Pero la corriente que fluye depende de la frecuencia, y estos dos son directamente proporcionales entre sí.
- Sin embargo, en el circuito divisor de voltaje de CC, no es una tarea fácil calcular la caída de voltaje entre los condensadores, porque después de que estén completamente cargados, el condensador cortará el flujo de corriente continua, por lo que depende del valor de reactancia.
- Los circuitos divisores de voltaje capacitivos se utilizan en aplicaciones electrónicas a gran escala. Se utiliza principalmente en pantallas capacitivas de alta sensibilidad, y el voltaje de salida cambia cuando un dedo humano lo toca.
- También se utiliza para aumentar la caída de voltaje en transformadores y, por lo general, el transformador principal contiene chips y componentes con caídas de bajo voltaje.
- Finalmente, en un circuito divisor de voltaje, la caída de voltaje a través del condensador es la misma para todos los valores de frecuencia.