Scaricare un lato di un condensatore?

Quello che sto chiedendo è se è possibile scaricare un lato di un condensatore. Ho trovato una domanda al riguardo, ma ho anche trovato le risposte un po 'poco chiare o discutibili. Immagino che se dovessi farlo, dovresti inserire energia, perché rimuoveresti la carica da un lato del condensatore e crei energia potenziale elettrica. Questo potrebbe essere fatto se hai collegato le estremità positiva e negativa di una batteria a un lato negativo e uno positivo di due condensatori? Ciò potrebbe causare la rottura dei condensatori?

capacitor power-electronics capacitor-charging

— Tom
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Penso che tu stia chiedendo "E se avessi iniziato con un condensatore in cui c'erano elettroni in eccesso sulla piastra negativa che erano stati spostati lì dalla piastra positiva (che ora ha troppo pochi elettroni) e poi ha deciso di rimuovere i elettroni in eccesso [magicamente] in modo che la piastra negativa fosse neutra mentre al lato positivo mancavano ancora quei elettroni che erano stati precedentemente rimossi? " Riguarda questo?

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— Jon

La carica "su" un condensatore è la metà della differenza di carica tra le due piastre. "Scaricare da un lato" sembra un modo ingenuo per dire semplicemente "scaricarlo a metà".

— user253751

Qual è il suono di una sola mano che applaude?

— Dave Tweed,

Molto divertente, ma ho già una buona risposta.

— Tom,

Oof. Questo è come la domanda "Dove trovo un magnete con un solo polo?" e mi fa preoccupare che il richiedente stia esaminando l'energia libera ...

— Adam Davis,

Risposte:

È fisicamente possibile che vi siano più elettroni su un lato di un condensatore senza che vi sia un numero corrispondente di fori (assenze di elettroni) sull'altro lato. In effetti, la configurazione proposta di due condensatori e una batteria lo farebbe - ma con una quantità molto, molto piccola - circa la stessa quantità di se si tagliasse un singolo condensatore a metà e si diffondessero le piastre nelle stesse posizioni, quindi collegate la batteria.

Questo effetto, che si applica a qualsiasi conduttore, non solo alle piastre del condensatore, è chiamato auto-capacità , in contrapposizione alla capacità reciproca . È definito allo stesso modo della capacità,

C = \frac{q}{V}

$C = \frac{q}{V}$

- ma è immensamente più piccolo per una determinata dimensione fisica. La quantità di carica che 1,5 volt - o 9 volt o 240 volt - può spingere in un condensatore del genere è così piccola che ha un effetto trascurabile nei circuiti tipici - non ci preoccupiamo di pensarci.

(È anche vero che esiste una certa capacità (reciproca) tra le estremità non collegate dei due condensatori. Ogni coppia di conduttori è un condensatore, ma di solito sono cattivi con una piccola area e una grande separazione della piastra! capacità e capacità reciproca contribuiscono a quanta carica è possibile inserire in un conduttore per una determinata tensione.)

Nei sistemi elettrostatici , lavorando con kilovolt e oltre, gli effetti dell'autocondensazione possono diventare significativi. Se attraversi un tappeto e tocchi un IC CMOS, distruggendolo, qual è stata la fonte immediata di energia allo scarico? Era il tuo corpo con una carica netta positiva o negativa. L'accusa opposta è stata lasciata sul tappeto. L'auto-capacità è il rapporto tra quella quantità di carica trasportata e la tensione tra te e il tappeto. (Da dove proviene la grande tensione? Separando le "piastre". Da dove viene il trasferimento di carica iniziale? L'effetto triboelettrico. )

Un esempio fisico di un condensatore “solo un lato caricato” è un generatore elettrostatico Van de Graaff. La sfera in alto è una piastra; l'intero ambiente compresa la Terra (supponendo che il generatore sia collegato a terra, come sarebbe di solito) è l'altro, ma la Terra è molto più grande che lo squilibrio di carica è insignificante per essa ma molto significativo per la sfera.

— Kevin Reid
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Questo ha senso. Se volessi massimizzare la carica da un lato, vorresti utilizzare un condensatore con la massima tensione possibile?

— Tom,

@ Tom Sì, se viene raggiunta la tensione massima del dielettrico fallisce e l'altro lato del condensatore anche caricarsi.

— Kevin Reid,

No.

La carica su un condensatore è definita dalla differenza di tensione tra le due piastre, dalla geometria delle piastre e dalle proprietà chimiche del dielettrico.

Cioè .. la carica è tra le piastre, attraverso il dielettrico, non sulle piastre.

È necessario capire che è la presenza o l'assenza di elettroni su una piastra che allontanano o attraggono elettroni sull'altra piastra. Non puoi cambiarne uno senza cambiare l'altro.

Pertanto, il concetto di rimozione della carica da una piastra non è corretto.

Se rimuovete gli elettroni dal lato negativo del condensatore, la tensione attraverso le piastre calerebbe, così come la carica nell'intero condensatore, non solo quel lato del condensatore.

In effetti, l'unico modo per rimuovere gli elettroni è cambiare la tensione applicata attraverso il condensatore. Quindi abbiamo appena fatto un giro in un bel cerchio. Questo è ovviamente ciò che facciamo continuamente quando scarichiamo un condensatore, applichiamo zero volt su di esso.

MODIFICARE

C'è un modo per ottenere ciò che suggerisci e che è quello di utilizzare le piastre effettive in una configurazione di condensatori. Caricarli, quindi scollegarli dalla sorgente e quindi separare le piastre. Entrambe le piastre sarebbero comunque "caricate". È quindi possibile scaricare uno di loro a terra e poi rimetterli insieme. Avresti quindi un condensatore sbilanciato. Naturalmente, non appena lo avessi collegato a qualsiasi cosa, avrebbe immediatamente cercato di riequilibrarsi.

— Trevor_G
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Vedo. Tuttavia, se rimossi gli elettroni dal lato con carica negativa, non finiresti con una piastra / superficie neutra su quel lato e una piastra con carica positiva sull'altro lato? (Per un condensatore a piastre parallele).

— Tom,

@TOM. No, è necessario capire che è la presenza o l'assenza di elettroni su una piastra che allontanano o attraggono elettroni sull'altra piastra. Non puoi cambiarne uno senza cambiare l'altro.

— Trevor_G,

"se hai rimosso gli elettroni dal lato con carica negativa ..." Come proponi esattamente di farlo? Il condensatore in generale deve rimanere elettricamente neutro. E se lo facessi, ciò che faresti è caricare positivamente il condensatore nel suo insieme rispetto al resto dell'universo (o ovunque tu abbia scelto di mettere quegli elettroni che hai portato via).

— Dave Tweed,

@DaveTweed è il seguente al paragrafo ..

— Trevor_G

Trevor, la tua risposta è un po 'troppo mossa per me. Una volta che inizi a spostare le piastre l'una rispetto all'altra, stai facendo un lavoro sul sistema, che confonde le acque.

— Dave Tweed,

La scarica del condensatore è un processo per ridurre la carica immagazzinata nel condensatore. Si tratterà di un'operazione relativa del componente stesso e non di qualcosa che si fa a un solo conduttore del condensatore.

— Michael Karas
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