¿Por qué no se usa agua como dieléctrico en el condensador?
On febrero 1, 2021 by adminLa constante dieléctrica del agua es muy alta. Entonces, ¿por qué no se usa como dieléctrico en el condensador?
Comentarios
- Las pocas veces que intenté usar agua como dieléctrico resultó estar conduciendo 😉
Respuesta
Los «condensadores de agua», donde el agua es el dieléctrico, son comúnmente utilizado en sistemas de impulsos de muy alta tensión. Por ejemplo, los láseres de nitrógeno de alta potencia suelen utilizar condensadores de agua como componente de almacenamiento de energía. Cuando se usa en estas aplicaciones, se usa un desionizador de resina para reducir drásticamente la conductividad del agua. Una gran ventaja de usar agua como dieléctrico en estas aplicaciones de alto voltaje es que es autocurativo, a diferencia de un dieléctrico sólido.
En pocas palabras, sí, el agua desionizada puede y se usa como un capacitor dieléctrico. Simplemente busque «condensador de agua» y encontrará muchos artículos sobre diseños y aplicaciones.
Comentarios
- Prutchi, su comentario sobre un » autocurativo » capacitor fue bastante intrigante. Gracias por transmitir una idea tan buena.
Respuesta
El agua podría considerarse un dieléctrico porque tiene una buena permitividad relativa valor (unos 80 «sa 20 ° C). Pero, también tiene algo de conductividad (¡o de lo contrario los circuitos eléctricos no darán descargas al tocarlos …!). El agua sale dieléctrica debido a la polarización dieléctrica (es un dipolo eléctrico y es una molécula muy polar & incluso rota – alineándose en la dirección del campo ) asociada a ella. El campo eléctrico inducido por polarización supera el efecto causado por el campo eléctrico aplicado. Pero, este campo podría superarse fácilmente. También hay algo que necesita saber llamado Ruptura dieléctrica (que es de 60 a 70 megavoltios por metro para agua destilada). Este voltaje podría superarse fácilmente mediante un campo eléctrico aplicado y, por cierto, el agua comienza a conducir …
Nota: Pero, el agua doméstica generalmente contiene varios tipos de sales como NaCl, etc. que se disipan en iones en una solución (según la teoría de Arrhenius) como Na + , Cl – etc. Creo que sabes que la presencia de partículas cargadas (como iones) en una solución le permite conducir electricidad. PERO, el agua en realidad no juega un papel de conductor aquí. Es solo el medio …
Comentarios
- No hay voltaje de ruptura para el agua iónica, solo está conduciendo. Esta respuesta es incorrecta en este sentido, evitando votos a favor.
- @RonMaimon: Hola Ron, tuve un pequeño dilema con algo. Pero, creo que el agua destilada (pura) tiene voltaje de ruptura. Ahora ‘ está revisada. Gracias por señalarlo. Pero, estas preguntas ni siquiera son notadas por nadie – ‘ porque no ‘ t me gustan (animar) tales preguntas …
- Incluso el agua absolutamente pura contiene una pequeña proporción de iones H + y OH-, y por lo tanto será ligeramente conductora (ver Pau Coma Ramirez ‘ s respuesta.)
Respuesta
Depende de lo que quieras para usar la capacitancia.
Almacenamiento de energía
- Las altas pérdidas debidas a la conductividad pueden no resultar adecuadas para este uso.
- La conductividad y de agua aumenta con la adición de iones. Por ejemplo, sodio o cloruro. Otros se presentan en el artículo de la EPA » Monitoreo y evaluación de la calidad del agua: monitoreo voluntario «.
- La conductividad también cambia en función de la temperatura. Aquí hay un artículo con coeficientes de compensación .
Algunos valores de referencia para la conductividad de www.mbhes.com/conductivity_measurement.htm :
- Agua destilada con una conductividad de 0.5 uS / cm (resistividad de 200 kOhms / mm )
- Agua del grifo con una conductividad de hasta 800 uS / cm (resistividad de 125 ohmios / mm )
- Agua salada con una conductividad de hasta 56 mS / cm (resistividad de 1.8 Ohms / mm )
Los cambios de estado que dependen de la presión y la temperatura también van del hielo al agua y al vapor probablemente lo convierten en una capacitancia muy variable y también difícil de fabricar. ture.
Si planea usarlo en un circuito de filtrado, la permitividad del agua cambia en función de la frecuencia. Haciendo que sea difícil predecir la frecuencia de corte.
Otras aplicaciones de interés
La alta permitividad relativa del agua utilizada para detectar la presencia de agua en un circuito de detección capacitiva lo hace para ejemplo
- un buen detector de fugas.
- un sensor de nivel de agua.
Respuesta
Hipotéticamente, puede. Pero en la práctica, ten cuidado. El agua a menudo se denomina el disolvente universal . Y es por eso que su uso práctico como un capacitor dieléctrico fallaría. Las placas del capacitor son metálicas y eventualmente el agua disolverá el metal creando iones metálicos en una solución y esto causará una ruta conductora – una falla del dieléctrico.
Entonces podría argumentar que usemos placas de oro o platino. Eso no es tan práctico considerando el costo.
Respuesta
El agua pura es un dieléctrico muy eficaz a altas frecuencias, aunque para mantenerla pura normalmente implica bombearla alrededor de una resina de intercambio iónico para eliminar los iones que se disuelven en ella desde el recinto. También tiene un voltaje de ruptura muy alto en comparación con el aire (50 millones de voltios por metro o más). Comparando la resistividad (18 megaohmios cm) con la capacitancia de una unidad cúbica (8pF más o menos para el mismo cubo de 1 cm) obtenemos una constante de tiempo de autodescarga de aproximadamente 150usec. Para cualquier evento rápido en comparación con esto, es mejor pensar en el agua como capacitancia, mientras que en escalas de tiempo más lentas que esto es mejor pensar en ella como resistencia.
Respuesta
El agua pura es un dieléctrico no polar. Las moléculas de agua se mueven al azar. No están estrechamente vinculados entre sí. En un campo eléctrico, las moléculas de agua están polarizadas. Pero no están en reposo y no pueden inducir cargas para producir un campo eléctrico como un dieléctrico sólido. El movimiento de las moléculas de agua varía la capacidad de una capacitancia constantemente. Por lo tanto, el agua no puede usarse como dieléctrico en un capacitor.
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