Artigo sobre a ecuación dun circuíto de condensador
Un condensador ten unha determinada capacitancia. Se a capacitancia requirida non está dispoñible, pódense conectar dous ou máis condensadores para obter a capacitancia requirida. Para conectar correctamente o condensador, necesítanse coñecementos axeitados sobre o circuíto do condensador. 🙂
Antes de estudar o capacitor circuíto, primeiro, comprende os seguintes símbolos. Dúas liñas verticais no símbolo do condensador representan dous condutores en condensadores de placas paralelas. No símbolo da batería, unha liña vertical máis longa representa un potencial alto (+) e unha liña vertical máis curta representa un potencial baixo (-). A liña horizontal tanto do símbolo do condensador como do símbolo da batería representa o cable.
Circuíto en serie
Dous condensadores conectados como na figura da esquerda chámanse condensadores que están conectados en serie. A figura da dereita é un condensador equivalente que ten unha capacitancia equivalente aos dous condensadores en serie.
Ao principio, os dous condensadores non estaban cargados electricamente. Despois de conectalos á batería, a placa do condensador C1, que está conectada ao polo positivo da batería, cárgase positivamente porque os electróns saen dela e a placa inferior do condensador C2, que está conectada ao polo negativo da batería, cárgase negativamente porque recibe electróns. Os electróns cargados negativamente móvense porque son atraídos polo polo positivo da batería, que está cargado positivamente.
Entón, estes electróns son rexeitados polo polo negativo da batería, cargado negativamente, cara á parte inferior do condensador C₂ . A placa do condensador C₁ cargado positivamente atrae os electróns da parte superior do condensador C₂, de xeito que os electróns se moven cara á parte inferior do condensador C₁ . Como resultado, a placa do condensador C₁ cárgase negativamente e a placa do condensador C₂ cárgase positivamente.
A carga negativa que sae pola parte superior do condensador C1 é tanta como a carga negativa que entra pola parte inferior do condensador C2 . E a placa do condensador C1 recibe unha carga positiva igual á carga negativa que sae dela. , a carga negativa na placa inferior do condensador C1 é igual á carga positiva na placa do condensador C2 . Polo tanto, cada placa condutora ten a mesma cantidade de carga pero o signo é diferente, onde a parte superior do condensador C1 está cargada + Q.
A parte inferior do condensador C1 está cargado -Q, a parte superior do condensador C2 está cargado +Q, e a parte inferior do condensador C2 está cargado -Q. Nun circuíto en serie, a cantidade de carga eléctrica no condensador C1 (Q1) = a cantidade de carga eléctrica no condensador C2 (Q2) = Q.
E que pasa co potencial eléctrico? Nun circuíto en serie, o potencial eléctrico do condensador equivalente é igual ao potencial eléctrico de cada condensador, V = V1 +V2O potencial eléctrico do condensador C1 é V1 = Q/C1, o potencial eléctrico do condensador C2 é V2 = Q/C2, e o potencial eléctrico do condensador é V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Q/ C2
Q/C = Q (1/C₁ + 1/ C₂ )
1/C = 1/C1 + 1/ C2
Se hai tres condensadores conectados en serie, a fórmula anterior cambia a:
1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/ C₃
Se hai catro condensadores, súmase 1/C 4. Do mesmo xeito, se hai cinco condensadores e así sucesivamente. Esta é a fórmula para determinar a capacitancia do condensador equivalente para condensadores conectados en serie.
Supoñamos que C1 é 2 e C2 é 1, entón a capacitancia do condensador de substitución é:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Baseándose neste cálculo, chégase á conclusión de que a capacitancia do condensador de substitución é menor que a capacitancia de cada condensador conectado en serie.
Circuíto en paralelo
Dous condensadores conectados como na figura da esquerda chámanse condensadores que están conectados en paralelo. A figura da dereita é o condensador de substitución que ten unha capacitancia igual á dos dous condensadores conectados en paralelo.
As placas dos condensadores C1 e C2 están conectadas ao polo positivo da batería, de xeito que estas dúas placas teñen un potencial eléctrico elevado. Mentres que as placas inferiores dos condensadores C1 e C2 están conectadas ao polo negativo da batería, de xeito que estas dúas placas tamén teñen un potencial eléctrico baixo. Polo tanto, pódese concluír que cada condensador conectado en paralelo ten unha diferenza de potencial igual á diferenza de potencial da batería (V1 = V2 = V).
Cando os dous condensadores, conectados en paralelo, se conectan á batería, o polo positivo da batería atrae os electróns cara á placa superior. Mentres que o polo negativo da batería rexeita os electróns cara á placa inferior, de xeito que os electróns se moven de arriba a abaixo. As dúas placas perden electróns, polo que se cargan positivamente, e as dúas placas inferiores reciben electróns, polo que se cargan negativamente. O movemento de electróns detense despois de que as dúas placas condutoras teñan unha diferenza de potencial igual á diferenza de potencial da batería.
A parte superior do condensador C1 e a parte inferior do condensador C1 almacenan a mesma carga eléctrica, pero teñen un signo oposto. Do mesmo xeito, a peza superior do condensador C2 e a peza inferior do condensador C2 almacenan a mesma carga eléctrica pero teñen signos opostos. Se a carga eléctrica se almacena no condensador C1 é Q1 e a carga eléctrica almacénase no condensador C2 é Q2, entón a cantidade de carga eléctrica almacenada en ambos condensadores conectados en paralelo é Q = Q1 +Q2Polo tanto, a carga eléctrica total dos condensadores conectados en paralelo é igual á cantidade de carga de cada condensador.
A carga eléctrica en cada condensador conectado en paralelo calcúlase mediante a ecuación Q1 = C1ΔV e Q2 = C2ΔV , mentres que a gran carga eléctrica no condensador de substitución calcúlase mediante a ecuación Q = CΔV. Onde Q é a carga eléctrica, C é a capacitancia e ΔV é unha diferenza de potencial eléctrico. A ecuación Q = Q1 + Q2 reformúlase mediante o substituto Q:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C 1 ΔV + C 2 ΔV
C ΔV = ΔV ( C1 + C2 )
C = C1 + C2
A diferenza de potencial de ΔV é igual, polo que se elimina da ecuación.
Se hai tres condensadores conectados en paralelo, a fórmula anterior cambia a:
C = C1 + C2 + C3
Se hai catro condensadores, engádese C4. Do mesmo xeito, se hai cinco condensadores e así sucesivamente. Esta é a fórmula para determinar a capacitancia dun condensador de substitución para condensadores conectados en paralelo.
Se C1 é 2 e C2 é 1, entón a capacitancia do condensador de substitución é:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
Baseándose neste cálculo, chégase á conclusión de que a capacitancia do condensador de substitución é maior que a capacitancia de cada condensador conectado en paralelo.
