Un condensador tiene una capacitancia específica. Si no se dispone de la capacitancia requerida, se pueden conectar dos o más condensadores para obtenerla. Para conectar condensadores correctamente, es fundamental comprender a fondo los circuitos de condensadores.
Antes de estudiar los circuitos de condensadores, primero hay que comprender los símbolos.
A continuación, las dos líneas verticales en el símbolo del condensador representan los dos conductores de un condensador de placas paralelas. En el símbolo de la batería, la línea vertical más larga representa el potencial alto (+) y la línea vertical más corta representa el potencial bajo (-). Las líneas horizontales en ambos símbolos, tanto del condensador como de la batería, representan los cables.
Circuito en serie
Dos condensadores conectados como se muestra a la izquierda se denominan condensadores en serie. La imagen de la derecha muestra un condensador de reemplazo con una capacitancia igual a la de los dos condensadores conectados en serie.
Inicialmente, ambos condensadores no tienen carga eléctrica. Tras conectarse a la batería, la placa superior del condensador C1 , conectada al polo positivo, se carga positivamente debido a la salida de electrones, mientras que la placa inferior del condensador C2, conectada al polo negativo, se carga negativamente al recibir electrones. Estos electrones, cargados negativamente, se mueven atraídos por el polo positivo de la batería. Posteriormente, el polo negativo los repele hacia la placa inferior del condensador C2 . La placa superior del condensador C1 , cargada positivamente, atrae electrones de la placa superior del condensador C2, provocando que estos se desplacen hacia la placa inferior del condensador C1 . Como resultado, la placa inferior del condensador C1 se carga negativamente y la placa superior del condensador C2 se carga positivamente.
La carga negativa que sale de la placa superior del condensador C 1 es la misma que la carga negativa que entra en la placa inferior del condensador C 2 , y la placa superior del condensador C 1 obtiene una carga positiva igual a la carga negativa que sale de ella. De igual manera, la carga negativa en la placa inferior del condensador C 1 es la misma que la carga positiva en la placa superior del condensador C 2. Por lo tanto, cada placa conductora tiene la misma cantidad de carga, pero el signo es diferente: la placa superior del condensador C 1 tiene una carga de +Q, la placa inferior del condensador C 1 tiene una carga de -Q, la placa superior del condensador C 2 tiene una carga de +Q y la placa inferior del condensador C 2 tiene una carga de -Q. En un circuito en serie, la cantidad de carga eléctrica en el condensador C 1 (Q 1 ) = la cantidad de carga eléctrica en el condensador C 2 (Q 2 ) = Q.
¿Qué ocurre con el potencial eléctrico? En un circuito en serie, el potencial eléctrico en el condensador de reemplazo es el mismo que el potencial eléctrico en cada condensador, V = V1 + V2. Potencial eléctrico en el condensador C1 es V1 = Q/C1, el potencial eléctrico en el condensador C2 es V2 = Q/C2 y el potencial eléctrico en el condensador de reemplazo es V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Control de calidad2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Si hay tres condensadores conectados en serie, la fórmula anterior cambia a:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Si hay cuatro condensadores, entonces agregue 1/C4Asimismo, si hay cinco condensadores, y así sucesivamente. Esta es la fórmula para determinar la capacitancia del condensador de reemplazo para condensadores conectados en serie.
Supongamos que C1 es 2 y C2 Si es 1, entonces la capacitancia del condensador de reemplazo es:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 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 se muestra a la izquierda se denominan condensadores en paralelo. La imagen de la derecha muestra un condensador equivalente con una capacitancia igual a la de los dos condensadores conectados en paralelo.
Las placas superiores de los condensadores C1 y C2 están conectadas al terminal positivo de la batería, por lo que tienen un alto potencial eléctrico. Por otro lado, las placas inferiores de los condensadores C1 y C2 están conectadas al terminal negativo de la batería, por lo que también tienen 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 se conectan dos capacitores en paralelo a una batería, el polo positivo de la batería atrae electrones hacia la placa superior, mientras que el polo negativo los repele hacia la placa inferior, provocando que los electrones se muevan de la placa superior a la inferior. Las dos placas superiores pierden electrones, adquiriendo carga positiva, y las dos placas inferiores los ganan, adquiriendo carga negativa. La transferencia 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 placa superior e inferior del condensador C1 almacenan la misma carga eléctrica, pero con signos opuestos. De igual manera, la placa superior e inferior del condensador C2 almacenan la misma carga eléctrica, pero con signos opuestos. Si la carga eléctrica almacenada en el condensador C1 es Q1 y la carga eléctrica almacenada en el condensador C2 es Q2 , entonces la carga eléctrica total almacenada en ambos condensadores conectados en paralelo es Q = Q1 + Q2 . Por lo tanto, la carga eléctrica total en los condensadores conectados en paralelo es igual a la suma de las cargas en cada condensador.
La magnitud de la carga eléctrica en cada capacitor conectado en paralelo se calcula utilizando la ecuación Q1 = C1 ΔV y Q2 = C2 ΔV mientras que la magnitud de la carga eléctrica en el condensador de reemplazo se calcula utilizando la ecuación Q = C ΔV, donde Q es la carga eléctrica, C es la capacitancia y ΔV es la diferencia de potencial eléctrico. La ecuación Q = Q1 + Q2 reformulado reemplazando Q:
q = q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 C +2)
do = do1 C +2
La diferencia de potencial ΔV es la misma y, por lo tanto, se elimina de la ecuación.
Si hay tres condensadores conectados en paralelo, la fórmula anterior cambia a:
do = do1 C +2 C +3
Si hay cuatro condensadores, entonces se agrega C.4De igual modo, si hay cinco condensadores, y así sucesivamente. Esta es la fórmula para determinar la capacitancia del condensador de reemplazo para condensadores conectados en paralelo.
Supongamos que C1 es 2 y C2 Si es 1, entonces la capacitancia del condensador de reemplazo es:
do = do1 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.