Artículo sobre la ecuación del circuito del condensador
Un condensador tiene una capacitancia determinada. Si no se dispone de la capacitancia necesaria, se pueden conectar dos o más condensadores para obtenerla. Para conectar correctamente el condensador, es necesario tener conocimientos sobre circuitos de condensadores. 🙂
Antes de estudiar el condensador Para comprender un circuito, primero es necesario entender los siguientes símbolos. En el símbolo del condensador, dos líneas verticales representan dos conductores en un condensador de placas paralelas. En el símbolo de la batería, una línea vertical más larga representa un potencial alto (+) y una línea vertical más corta representa un potencial bajo (-). La línea horizontal, tanto en el símbolo del condensador como en el de la batería, representa el cable.
Circuito en serie
Dos condensadores conectados como en la figura de la izquierda se denominan condensadores en serie. La figura de la derecha muestra un condensador equivalente, cuya capacitancia es igual a la de los dos condensadores en serie.
Inicialmente, los dos condensadores no tenían carga eléctrica. Tras conectarlos a la batería, la placa del condensador C1 , conectada al polo positivo, se carga positivamente debido a la salida de electrones. La placa inferior del condensador C2 , conectada al polo negativo, se carga negativamente al recibir electrones. Estos electrones, cargados negativamente, se mueven al ser atraídos por el polo positivo de la batería.
Entonces, estos electrones son rechazados por la carga negativa del polo negativo de la batería, hacia la parte inferior del condensador C2 . La placa del condensador C1 , cargada positivamente, atrae los electrones desde la parte superior del condensador C2, de modo que estos se mueven hacia la parte inferior del condensador C1 . Como resultado, la placa del condensador C1 se carga negativamente y la placa del condensador C2 se carga positivamente.
La carga negativa que sale de la parte superior del condensador C1 es igual a la carga negativa que entra por la parte inferior del condensador C2 . La placa del condensador C1 adquiere una carga positiva igual a la carga negativa que sale de ella. La carga negativa en la placa inferior del condensador C1 es igual a la carga positiva en la placa del condensador C2 . Por lo tanto, cada placa conductora tiene la misma cantidad de carga, pero con signo diferente, donde la parte superior del condensador C1 está cargada con +Q.
La parte inferior del condensador C1 está cargado -Q, la parte superior del condensador C2 está cargado +Q, y la parte inferior del condensador C2 está cargado -Q. En un circuito en serie, la cantidad de carga eléctrica en el condensador C1 (Q1) = la cantidad de carga eléctrica en el condensador C2 (Q2) = Q.
¿Qué ocurre con el potencial eléctrico? En un circuito en serie, el potencial eléctrico del condensador equivalente es igual al potencial eléctrico de cada condensador, V = V1 + V2El potencial eléctrico del condensador C1 es V1 = Q/C1, el potencial eléctrico del condensador C2 es V2 = Q/C2, y el potencial eléctrico del condensador es V = Q/C.
V = V 1 + V 2
Q/C = Q/C 1 + Q/C 2
Q/C = Q (1/C 1 + 1/C 2 )
1/C = 1/C 1 + 1/C 2
Si hay tres condensadores conectados en serie, la fórmula anterior cambia a:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3
Si hay cuatro condensadores, se suma 1/C₄ . De igual forma, si hay cinco condensadores, y así sucesivamente. Esta es la fórmula para determinar la capacitancia del condensador equivalente para condensadores conectados en serie.
Supongamos que C 1 es 2 y C 2 es 1, entonces la capacitancia del condensador de reemplazo es:
1/C = 1/C 1 + 1/C 2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Basándonos en este cálculo, se concluye que la capacitancia del condensador de reemplazo es menor que la capacitancia de cada condensador conectado en serie.
Circuito paralelo
Dos condensadores conectados como en la figura de la izquierda se denominan condensadores conectados en paralelo. La figura de la derecha muestra el condensador de reemplazo, cuya capacitancia es igual a la de los dos condensadores conectados en paralelo.
Las placas de los condensadores C1 y C2 están conectadas al polo positivo de la batería, por lo que presentan un alto potencial eléctrico. Por otro lado, las placas inferiores de los condensadores C1 y C2 están conectadas al polo negativo de la batería, por lo que presentan un bajo potencial eléctrico. Por lo tanto, se puede concluir que cada condensador conectado en paralelo tiene una diferencia de potencial igual a la diferencia de potencial de la batería (V1 = V2 = V).
Cuando los dos condensadores, conectados en paralelo, se conectan a la batería, el polo positivo de la batería atrae los electrones hacia la placa superior. Mientras tanto, el polo negativo de la batería los rechaza hacia la placa inferior, de modo que los electrones se mueven de arriba hacia abajo. Las dos placas pierden electrones, cargándose positivamente, y las dos placas inferiores los reciben, cargándose negativamente. El movimiento de electrones se detiene cuando la diferencia de potencial entre las dos placas conductoras es igual a la diferencia de potencial de la batería.
La parte superior del condensador C1 y la parte inferior del condensador C1 almacenan la misma carga eléctrica, pero tienen signo opuesto. Del mismo modo, la parte superior del condensador C2 y la pieza inferior del condensador C2 almacenan la misma carga eléctrica pero tienen signos opuestos. Si la carga eléctrica se almacena en el condensador C1 es Q1 y la carga eléctrica se almacena en el condensador C.2 es Q2, Entonces, la cantidad de carga eléctrica almacenada en ambos capacitores conectados en paralelo es Q = Q1 + Q2Por lo tanto, la carga eléctrica total en los condensadores conectados en paralelo es igual a la cantidad de carga en cada condensador.
La carga eléctrica en cada capacitor conectado en paralelo se calcula mediante las ecuaciones Q 1 = C 1 ΔV y Q 2 = C 2 ΔV, mientras que la carga eléctrica mayor en el capacitor de reemplazo se calcula mediante la ecuación Q = C ΔV. Donde Q es la carga eléctrica, C es la capacitancia y ΔV es una diferencia de potencial eléctrico. La ecuación Q = Q 1 + Q 2 se reformula sustituyendo Q:
Q = Q 1 + Q 2
C ΔV = C 1 ΔV + C 2 ΔV
C ΔV = ΔV (C 1 + C 2 )
C = C 1 + C 2
La diferencia de potencial ΔV es igual, por lo que se elimina de la ecuación.
Si hay tres condensadores conectados en paralelo, la fórmula anterior cambia a:
C = C 1 + C 2 + C 3
Si hay cuatro condensadores, se suma C4. Lo mismo ocurre si hay cinco, y así sucesivamente. Esta es la fórmula para determinar la capacitancia de un condensador de repuesto para condensadores conectados en paralelo.
Si C 1 es 2 y C 2 es 1, entonces la capacitancia del condensador de reemplazo es:
C = C 1 + C 2 = 2 + 1 = 3
Basándonos en este cálculo, se concluye que la capacitancia del condensador de reemplazo es mayor que la capacitancia de cada condensador conectado en paralelo.
