¿Un condensador conectado directamente a una batería consume energía?

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En este ejemplo

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Después de la carga inicial de la tapa a 3V, la corriente se bloquea, pero con el tiempo ¿consume energía de las baterías? ¿Es seguro hacer esto?

batteries capacitor current

— Miguel Pynto
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Pensé que estabas haciendo otra pregunta (relacionada) ... en este circuito, la energía emitida por la batería (en teoría) es CV, pero la energía almacenada en el condensador es solo la mitad de eso. El resto de la energía desaparece en forma de calor en la batería y en la radiación EM. Entonces, incluso teóricamente, un condensador ideal también desperdicia algo de energía.

— Kartik

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La corriente de fuga agotará la batería, probablemente no tan significativamente en comparación con la autodescarga interna de la batería.

Un electrolítico de aluminio podría perder 100 nA a largo plazo, lo que no es mucho en comparación con la autodescarga de incluso una pila de botón. El máximo garantizado de una tapa electrónica típica de este tamaño es 0.002CV o 400nA (lo que sea mayor) después de 3 minutos. La mayoría de las partes lo superarán significativamente. Algunas piezas SMD no son tan buenas.

Su segunda pregunta fue si esto es seguro de hacer. Generalmente, sí, sin embargo , casi siempre hay excepciones en ingeniería. Si su batería de 3V tiene una gran capacidad de corriente (quizás una celda de Li 18650 sin protección) y su condensador es algo así como un condensador de tantalio de 6.3V, existe un riesgo significativo de un evento de 'ignición' al conectar el condensador a la batería (se disparan las llamas de la imagen fuera, una luz brillante y algunos humos nocivos). El riesgo puede reducirse considerablemente agregando algunas resistencias en serie de algunas decenas de ohmios.

— Spehro Pefhany
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"El máximo garantizado de una tapa electrónica típica de este tamaño es 0.002CV o 400nA (lo que sea mayor) después de 3 minutos": interesante, ¿cuál es su fuente?

— Señor Mystère

Hojas de datos de condensadores, p. Ej. Nichicon

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany ¿Recuerdas qué serie? Solo pregunto porque hace poco estaba buscando un electrolítico de baja fuga y lo mejor que pude encontrar fue 0.01CV o 3uA (lo que sea mayor).

— bitshift

@bitshift Pruebe la serie UKL , disponible en pequeñas cantidades de Mouser. 0.002CV o 200nA. Pero muchos de los fabricantes tienen tipos de fugas bajas en su cartera, ya que son bastante populares en Asia, pero son más difíciles de encontrar en la distribución. Algunas líneas de partes regulares en realidad funcionan bastante bien (sin las garantías), pero algunas partes más grandes que no tienen un ESR más alto tienden a tener menos fugas por cualquier razón.

— Spehro Pefhany

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En estado estable (después de mucho tiempo) un condensador ideal no extrae una corriente significativa de una batería. Un condensador real extraerá una pequeña corriente de fuga. La cantidad de corriente de fuga dependerá del tipo de condensador, los electrolíticos tendrán una fuga mayor que las películas y la cerámica.

— John D
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Un "condensador ideal" se carga instantáneamente desde una batería ideal (con cableado de inductancia cero ideal), en un pico de corriente infinita. Supongo que estás hablando de una batería real con resistencia interna distinta de cero, y la constante de tiempo RC para que la corriente caiga a cero.

— Peter Cordes

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@PeterCordes tienes razón, estaba considerando un condensador ideal pero una batería y cableado reales, en cuyo caso la corriente comienza grande y decae exponencialmente a cero. Pero si ambos son ideales como usted señala, recibiría un impulso de corriente y la tapa se cargaría instantáneamente.

— John D

Sí, quise decir "constante de tiempo RC para que la corriente caiga hacia cero", no "a cero". Eso es lo que obtengo por picar: P

— Peter Cordes

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Un condensador ideal sería un circuito abierto a CC, por lo que no fluiría corriente y no se consumiría energía después de que el condensador esté completamente cargado.

Sin embargo, los condensadores reales tienen una pequeña corriente de fuga, por lo que, en la vida real, la energía se consumiría de la batería muy lentamente después de la carga inicial.

— Peter Bennett
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Debe verificar algo llamado "resistencia de aislamiento"

Cito de Murata:

La resistencia de aislamiento de un condensador cerámico monolítico representa la relación entre el voltaje aplicado y la corriente de fuga después de un tiempo establecido (por ejemplo, 60 segundos) mientras se aplica voltaje de CC sin ondulación entre los terminales del condensador. Si bien el valor teórico de la resistencia de aislamiento de un condensador es infinito, dado que hay menos flujo de corriente entre los electrodos aislados de un condensador real, el valor de resistencia real es finito. Este valor de resistencia se denomina "resistencia de aislamiento" y se denota con unidades como Meg Ohms [MΩ] y Ohm Farads [ΩF].

Revisé una hoja de datos que tenía (número de parte: GRM32ER71H106KA12 ) para ver un ejemplo para aproximar cuánta fuga puede pasar. Mira la imagen a continuación:

Para comprender completamente el comportamiento del capacitor en estado estable (como al conectar directamente un capacitor a una batería), recomiendo leer el siguiente artículo: http://www.murata.com/support/faqs/products/capacitor/mlcc/ char / 0003

— fhlb
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Si la polaridad de la batería se invierte en este scienario, incluso un condensador ideal consumirá corriente para cambiar su polaridad en sintonía con la batería. Pero en este caso, solo un condensador real podrá consumir energía debido al efecto de resorte, es decir, una fuga de carga desde los bordes del condensador. Sin embargo, dependerá del tipo de condensador y del material utilizado para fabricar el condensador.

— usuario363203
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