Capacitores e baterias - qual é a diferença
Parece que baterias e capacitores fazem essencialmente a mesma coisa - ambos armazenam energia elétrica para depois transferi-la para a carga. Parece que sim, em alguns casos o capacitor costuma se comportar como uma bateria de pequena capacidade, por exemplo nos circuitos de saída de vários conversores.
Mas com que frequência podemos dizer que uma bateria se comporta como um capacitor? De jeito nenhum. A principal tarefa da bateria na maioria das aplicações é acumular e armazenar energia elétrica na forma química por um longo tempo, retê-la, para que possa, rápida ou lentamente, imediatamente ou várias vezes, entregá-la à carga. A principal tarefa do capacitor em algumas condições semelhantes é armazenar energia elétrica por um curto período de tempo e transferi-la para uma carga com a corrente necessária.
Ou seja, para aplicações típicas de capacitores, normalmente não há necessidade de reter energia pelo tempo que as baterias costumam exigir. A essência das diferenças entre uma bateria e um capacitor está no dispositivo de ambos, bem como nos princípios de sua operação.Embora do lado de fora para um observador desconhecido, pode parecer que eles devem ser organizados da mesma maneira.
Condensador (do latim condensatio — "acumulação") em sua forma mais simples — um par de placas condutoras com uma área significativa, separadas por um dielétrico.
O dielétrico localizado entre as placas é capaz de acumular energia elétrica na forma de um campo elétrico: se um EMF for criado nas placas usando uma fonte externa diferença potencial, então o dielétrico entre as placas é polarizado porque as cargas nas placas com seu campo elétrico atuarão nas cargas ligadas dentro do dielétrico e esses dipolos elétricos (pares ligados de cargas dentro do dielétrico) são orientados para tentar compensar com seu total campo elétrico, o campo de cargas que estão presentes nas placas devido a uma fonte externa de EMF.
Se agora a fonte externa de EMF das placas for desligada, a polarização do dielétrico permanecerá - o capacitor permanecerá carregado por algum tempo (dependendo da qualidade e características do dielétrico).
O campo elétrico de um dielétrico polarizado (carregado) pode fazer com que os elétrons se movam em um condutor se fecharem as placas. Desta forma, o capacitor pode transferir rapidamente a energia armazenada no dielétrico para a carga.
A capacidade do capacitor é maior a área das placas e maior a constante dielétrica do dielétrico. Os mesmos parâmetros estão relacionados com a corrente máxima que o capacitor pode receber ou fornecer durante a carga ou descarga.
Bateria (do lat. acumulo coletar, acumular) funciona de uma maneira completamente diferente do capacitor.O princípio de sua ação não está mais na polarização do dielétrico, mas em processos químicos reversíveis que ocorrem no eletrólito e nos eletrodos (cátodo e ânodo).
Por exemplo, durante o carregamento de uma bateria de íons de lítio, os íons de lítio sob a ação de um EMF externo do carregador aplicado aos eletrodos são incorporados na grade de grafite do ânodo (em uma placa de cobre) e, quando descarregados, voltam para o cátodo de alumínio (por exemplo, de óxido de cobalto). Ligações são formadas. A capacidade elétrica da bateria de lítio será tanto maior quanto mais íons de lítio forem incorporados nos eletrodos durante o carregamento e os deixarem durante a descarga.
Ao contrário do capacitor, existem algumas nuances aqui: se a bateria de lítio for carregada muito rapidamente, os íons simplesmente não terão tempo de serem incorporados nos eletrodos e serão formados circuitos de lítio metálico, o que pode contribuir para um curto-circuito em a bateria. E se você descarregar a bateria muito rápido, o cátodo entrará em colapso rapidamente e a bateria ficará inutilizável. A bateria requer estrita observância da polaridade durante o carregamento, bem como controle dos valores das correntes de carga e descarga.