Los condensadores relacionan cambio de tensión y corriente

La tensión no puede saltar sin un impulso

Un condensador ideal almacena carga según $q=CV$ y tiene corriente $i=C\,dV/dt$ con la convención pasiva de signos. Se opone a un cambio instantáneo de tensión porque requeriría un impulso de corriente. No se opone a la tensión en sí: un condensador cargado puede permanecer a una tensión no nula con corriente continua cero.

En un punto de operación de continua estabilizado, un condensador ideal es un circuito abierto. Durante una transición es un elemento dinámico y no puede eliminarse sin más. Su tensión inicial importa. Un condensador real también tiene fugas,resistencia serie equivalente,efectos dieléctricos y tensión nominal. El modelo ideal omite intencionadamente esas propiedades hasta que sean pertinentes para el cálculo.

Rampa y energía resueltas

Excita un condensador de 1 μF con corriente constante de 1 mA. Entonces $dV/dt=0.001/0.000001=1000$ V/s, o 1 V/ms. Partiendo de 0 V, alcanza 2 V después de 2 ms, siempre que la fuente de corriente pueda mantenerla a la tensión requerida. La carga es 2 μC. La energía almacenada es $E=CV^2/2=2$ μJ.

Este resultado de energía difiere de la carga: la carga varía linealmente con la tensión y la energía con su cuadrado. Duplicar la tensión a 4 V duplica la carga, pero cuadruplica la energía almacenada a 8 μJ. Las unidades aclaran la diferencia: los culombios no son julios.

Las condiciones iniciales forman parte del problema

Un condensador de 1 μF que ya está a 1 V alcanza 2 V tras solo 1 ms con la misma corriente de 1 mA. Conectar bruscamente dos condensadores cargados no se explica llamándolos «abiertos en continua»; deben modelarse la transición y la resistencia del cableado. Del mismo modo, cortocircuitar un condensador cargado puede producir un pulso de corriente superior a la corriente estacionaria ordinaria de la fuente.

Para los cálculos del curso, indica capacitancia,tensión inicial,corriente impuesta o resistencia circundante e intervalo temporal. Antes de una medición real de baja tensión, verifica la polaridad de los componentes polarizados y descarga la carga almacenada mediante una resistencia adecuada. Para señales variables, pregunta por corriente y tiempo antes de aplicar un atajo de régimen estacionario.