Energía eléctrica en circuitos de condensadores: problemas y soluciones.
1. Determina el energía eléctrica en el circuito que se muestra en la figura siguiente (1 µF = 10-6 F)
Conocido :
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
Voltaje electrico (V) = 5 voltios
Buscado : Energía eléctrica en circuitos
solución:
El condensador equivalente:
El condensador 2 y el condensador 3 están conectados en paralelo.. El condensador equivalente:
CA = C2 C +3 = 1 + 2 = 3 µF
Los condensadores 1, A y 4 están conectados en serie.. El condensador equivalente:
1 / CB = 1/C1 + 1/CA + 1/C4 = 1/3 + 1/3 + 1/6 = 2/6 + 2/6 + 1/6 = 5/6
CB = 6/5 µF
El condensador B y el condensador 5 están conectados en paralelo. El condensador equivalente es:
do = doB C +5 = 6/5 + 4 = 6/5 + 16/4 = 24/20 + 80/20 = 104/20 = 5.2 µF
C = 5.2x10-6 Faradio
Energía eléctrica en el circuito:
E = ½ CV2 = ½ (5.2 x 10-6) (52) = (2.6 x 10-6(25)
E = 65 x 10-6 Joule
2. Determine el energía eléctrica en circuitos de condensadores mostrado en la figura siguiente (1 µF = 10-6 F)
Conocido :
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
Voltaje eléctrico (V) = 40 voltios
Buscado : Energía eléctrica en circuitos
solución:
El condensador equivalente:
Los condensadores 1, 2 y 3 están conectados en serie. El condensador equivalente es:
1 / CA = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
CA = 12/6 = 2 µF
Los condensadores 4 y 5 están conectados en serie. El condensador equivalente es:
1 / CB = 1/C4 + 1/C5 = 1/2 + 1/2 = 2/2
CB = 2/2 = 1 µF
Condensador A y condensador B en paralelo. El condensador equivalente:
do = doA C +B = 2 + 1 = 3 µF
C = 3x10-6 Faradio
Energía eléctrica en circuitos:
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 Joule
3. Determinar tLa energía almacenada en el circuito eléctrico se muestra en la siguiente figura.w.
Conocido :
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
Voltaje eléctrico (V) = 12 voltios
Buscado : Energía eléctrica en circuitos
solución:
El condensador equivalente:
Los condensadores 1, 2 y 3 están conectados en paralelo. El condensador equivalente es:
CA = C1 C +2 C +3 = 4 + 4 + 4 = 12 F
Los condensadores 4 y 5 están conectados en paralelo. El condensador equivalente es:
CB = C4 C +5 = 4 + 2 = 6 F
El condensador A y el condensador B están conectados en serie. El condensador equivalente es:
1/C = 1/CA + 1/CB = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12
C = 12/3 = 4 Faradios
Energía eléctrica en circuitos:
E = ½ CV2 = ½ (4)(122) = (2)(144)
E = 288 julios
1. Pregunta: ¿Cómo se almacena la energía en un condensador?
Respuesta La energía en un condensador se almacena en el campo eléctrico entre sus placas. Cuando se aplica un voltaje a través de un condensador, las cargas positivas se acumulan en una placa y las cargas negativas en la placa opuesta, creando un campo eléctrico.
2. Pregunta: ¿Cuál es la fórmula para la energía almacenada en un condensador?
Respuesta La energía (U) almacenada en un condensador viene dada por �=12��2 donde C es la capacitancia y V es la tensión aplicada al condensador.
3. Pregunta: ¿Qué ocurre con la energía almacenada en un condensador cuando se duplica el voltaje?
Respuesta Dado que la energía es proporcional al cuadrado del voltaje (V^2), cuando el voltaje se duplica, la energía aumenta en un factor de cuatro.
4. Pregunta: ¿Por qué un condensador cargado puede ser peligroso incluso si está desconectado de su fuente de voltaje?
Respuesta Un condensador cargado puede conservar su energía almacenada incluso cuando se desconecta de su fuente de voltaje. Si un conductor (o una persona) entra en contacto con los terminales, la energía almacenada puede liberarse rápidamente, lo que podría causar daños.
5. Pregunta: ¿Cómo cambia la energía almacenada en un condensador si se reduce a la mitad la capacitancia manteniendo constante el voltaje?
Respuesta Si la capacitancia se reduce a la mitad y el voltaje permanece constante, la energía almacenada también se reducirá a la mitad, ya que la energía es directamente proporcional a la capacitancia.
6. Pregunta: ¿Qué papel desempeña el material dieléctrico en un condensador?
Respuesta El material dieléctrico aumenta la capacitancia del condensador al reducir el campo eléctrico efectivo entre las placas y también evita la conducción de carga entre ellas.
7. Pregunta: En un circuito con condensadores en serie, ¿cómo se compara la capacitancia total con las capacitancias individuales?
Respuesta En una configuración en serie, el inverso de la capacitancia total (1/C_total) es la suma de los inversos de las capacitancias individuales. Esto significa que la capacitancia total en una configuración en serie siempre es menor que la capacitancia más pequeña de la serie.
8. Pregunta: ¿Cómo se calcula la capacitancia total de los capacitores conectados en paralelo?
Respuesta En el caso de condensadores conectados en paralelo, la capacitancia total es la suma de las capacitancias individuales.
9. Pregunta: ¿Por qué un condensador bloquea la corriente continua (CC) pero permite el paso de la corriente alterna (CA)?
Respuesta Un condensador bloquea la corriente continua (CC) porque, una vez cargado por completo, no puede circular más corriente. Sin embargo, con la corriente alterna (CA), el voltaje cambia continuamente, lo que provoca que el condensador se cargue y descargue, permitiendo así el paso de una corriente efectiva.
10. Pregunta: ¿Qué ocurre con el voltaje de un condensador si se conecta a una batería y luego se desconecta antes de alcanzar la carga completa?
Respuesta El condensador conservará el voltaje que tenía en el momento de la desconexión y no se cargará más a menos que se vuelva a conectar a una fuente de alimentación.
