Energia elèctrica en circuits de condensadors: problemes i solucions
1. Determineu l' energia elèctrica del circuit que es mostra a la figura següent (1 µF = 10⁻⁶ F )
Conegut:
Condensador 1 (C1) = 3 µF 
Condensador 2 (C2 ) = 1 µF
Condensador 3 (C3 ) = 2 µF
Condensador 4 (C4 ) = 6 µF
Condensador 5 (C5 ) = 4 µF
Voltatge elèctric (V) = 5 volts
Es busca: Energia elèctrica en circuits
Solució:
El condensador equivalent:
El condensador 2 i el condensador 3 estan connectats en paral·lel . El condensador equivalent:
C A = C 2 + C 3 = 1 + 2 = 3 µF
El condensador 1, el condensador A i el condensador 4 estan connectats en sèrie . El condensador equivalent:
1/C B = 1/C 1 + 1/C A + 1/C 4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
C B = 6/5 µF
El condensador B i el condensador 5 estan connectats en paral·lel. El condensador equivalent:
C = C B + C 5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 µF
C = 5.2 x 10-6 farads
Energia elèctrica en un circuit:
E = ½ CV² = ½ (5.2 x 10⁻⁶ )(5² ) = (2.6 x 10⁻⁶ )(25)
E = 65 x 10⁻⁶ Joules
2. Determineu l' energia elèctrica en els circuits de condensadors que es mostren a la figura següent (1 µF = 10-6 F )
Conegut:
Condensador 1 (C1) = 4 µF 
Condensador 2 (C2 ) = 6 µF
Condensador 3 (C3 ) = 12 µF
Condensador 4 (C4 ) = 2 µF
Condensador 5 (C5 ) = 2 µF
Voltatge elèctric (V) = 40 volts
Es busca: Energia elèctrica en circuits
Solució:
El condensador equivalent:
El condensador 1, el condensador 2 i el condensador 3 estan connectats en sèrie. El condensador equivalent:
1/C A = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
CA = 12/6 = 2 µF
El condensador 4 i el condensador 5 estan connectats en sèrie. El condensador equivalent:
1/C B = 1/C 4 + 1/C 5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
C B = 2/2 = 1 µF
Condensador A i condensador B en paral·lel. El condensador equivalent:
C = C A + C B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3 x 10-6 farads
Energia elèctrica en circuits:
E = ½ CV² = ½ (3 x 10⁻⁶ )(40² ) = (1.5 x 10⁻⁶ )(1600)
E = 2400 x 10⁻⁶ = 2.4 x 10⁻³ Joules
3. Determineu l' energia emmagatzemada al circuit elèctric que es mostra a la figura següent.
Conegut:
Condensador 1 (C1) = 4 F 
Condensador 2 (C2 ) = 4 F
Condensador 3 (C3 ) = 4 F
Condensador 4 (C4 ) = 4 F
Condensador 5 (C5 ) = 2 F
Voltatge elèctric (V) = 12 volts
Es busca: Energia elèctrica en circuits
Solució:
El condensador equivalent:
El condensador 1, el condensador 2 i el condensador 3 estan connectats en paral·lel. El condensador equivalent:
C A = C 1 + C 2 + C 3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
El condensador 4 i el condensador 5 estan connectats en paral·lel. El condensador equivalent:
C B = C 4 + C 5 = 4 + 2 = 6 F
El condensador A i el condensador B estan connectats en sèrie. El condensador equivalent:
1/C = 1/C A + 1/C B = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 farads
Energia elèctrica en circuits:
E = ½ CV 2 = ½ (4)(12 2 ) = (2)(144)
E = 288 Joules
1. Pregunta: Com s'emmagatzema l'energia en un condensador?
Resposta: L'energia d'un condensador s'emmagatzema en el camp elèctric entre les seves plaques. Quan s'aplica un voltatge a través d'un condensador, les càrregues positives s'acumulen en una placa i les càrregues negatives a la placa oposada, creant un camp elèctric.
2. Pregunta: Quina és la fórmula de l'energia emmagatzemada en un condensador?
Resposta: L'energia (U) emmagatzemada en un condensador ve donada per �=12��2 on C és la capacitància i V és el voltatge a través del condensador.
3. Pregunta: Què passa amb l'energia emmagatzemada en un condensador quan el voltatge es duplica?
Resposta: Com que l'energia és proporcional al quadrat del voltatge (V^2), quan el voltatge es duplica, l'energia augmenta per un factor de quatre.
4. Pregunta: Per què un condensador carregat pot ser perillós fins i tot si està desconnectat de la seva font de tensió?
Resposta: Un condensador carregat pot retenir l'energia emmagatzemada fins i tot quan està desconnectat de la seva font de tensió. Si un conductor (o una persona) entra en contacte amb els terminals, l'energia emmagatzemada es pot alliberar ràpidament, cosa que pot causar danys o danys.
5. Pregunta: Com canvia l'energia emmagatzemada en un condensador si la capacitància es redueix a la meitat mentre es manté constant el voltatge?
Resposta: Si la capacitància es redueix a la meitat i el voltatge es manté constant, l'energia emmagatzemada també es reduirà a la meitat, ja que l'energia és directament proporcional a la capacitància.
6. Pregunta: Quin paper juga el material dielèctric en un condensador?
Resposta: El material dielèctric augmenta la capacitància del condensador reduint el camp elèctric efectiu entre les plaques i també impedeix la conducció de càrrega entre les plaques.
7. Pregunta: En un circuit de condensadors en sèrie, com es compara la capacitància total amb les capacitàncies individuals?
Resposta: En una configuració en sèrie, la inversa de la capacitància total (1/C_total) és la suma de les inverses de les capacitàncies individuals. Això significa que la capacitància total en una configuració en sèrie sempre és menor que la capacitància més petita de la sèrie.
8. Pregunta: Com es calcula la capacitància total per a condensadors connectats en paral·lel?
Resposta: Per a condensadors en paral·lel, la capacitància total és la suma de les capacitàncies individuals.
9. Pregunta: Per què un condensador bloqueja el corrent continu (CC) però permet el pas del corrent altern (CA)?
Resposta: Un condensador bloqueja el corrent continu perquè un cop està completament carregat, no hi pot fluir més corrent. Tanmateix, amb el corrent altern, el voltatge canvia contínuament, cosa que fa que el condensador es carregui i es descarregui, permetent que flueixi un corrent efectiu.
10. Pregunta: Què passa amb el voltatge d'un condensador si es connecta a una bateria i després es desconnecta abans d'arribar a la càrrega completa?
Resposta: El condensador conservarà el voltatge que tenia en el moment de la desconnexió i no es carregarà més tret que es torni a connectar a una font d'alimentació.
