Un condensador ten unha capacitancia específica. Se a capacitancia requirida non está dispoñible, pódense conectar dous ou máis condensadores para conseguila. Para conectar correctamente os condensadores, é esencial comprender ben os circuítos dos condensadores.
Antes de estudar circuítos de condensadores, primeiro comprenda os símbolos.
O seguinte. As dúas liñas verticais no símbolo do condensador representan os dous condutores dun condensador de placas paralelas. No símbolo da batería, a liña vertical máis longa representa o potencial alto (+) e a liña vertical máis curta representa o potencial baixo (-). As liñas horizontais tanto no símbolo do condensador como no da batería representan os cables.
Circuíto en serie
Dous condensadores conectados como se mostra á esquerda chámanse condensadores en serie. A imaxe da dereita mostra un condensador de substitución cunha capacitancia igual á dos dous condensadores conectados en serie.
Inicialmente, ambos os condensadores non están cargados electricamente. Despois de conectarse á batería, a placa superior 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. A continuación, estes electróns son repelidos polo polo negativo da batería, que está cargado negativamente cara á placa inferior do condensador C2 . A placa superior do condensador C1 , que está cargada positivamente, atrae os electróns da placa superior do condensador C2, de xeito que os electróns se moven cara á placa inferior do condensador C1 . Como resultado, a placa inferior do condensador C1 cárgase negativamente e a placa superior do condensador C2 cárgase positivamente.
A carga negativa que sae da placa superior do condensador C1 é a mesma que a carga negativa que entra na placa inferior do condensador C2, e a placa superior do condensador C1 obtén unha carga positiva que é a mesma que a carga negativa que sae dela. Do mesmo xeito, a carga negativa na placa inferior do condensador C1 é a mesma que a carga positiva na placa superior do condensador C2 . Polo tanto, cada placa condutora ten a mesma cantidade de carga pero o signo é diferente, onde a placa superior do condensador C1 ten unha carga de +Q, a placa inferior do condensador C1 ten unha carga de -Q, a placa superior do condensador C2 ten unha carga de +Q e a placa inferior do condensador C2 ten unha carga de -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 no condensador de substitución é o mesmo que o potencial eléctrico en cada condensador, V = V1 +V2. Potencial eléctrico no condensador C1 é V1 = Q/C1, o potencial eléctrico no condensador C2 é V2 = Q/C2 e o potencial eléctrico no condensador de substitución 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/C4Do mesmo xeito, se hai cinco condensadores, e así sucesivamente. Esta é a fórmula para determinar a capacitancia do condensador de substitución 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 paralelo
Dous condensadores conectados como se mostra á esquerda chámanse condensadores en paralelo. A imaxe da dereita mostra un condensador equivalente cunha capacitancia igual á dos dous condensadores conectados en paralelo.
As placas superiores dos condensadores C1 e C2 están conectadas ao terminal positivo da batería, polo que teñen un potencial eléctrico elevado. Mentres tanto, as placas inferiores dos condensadores C1 e C2 están conectadas ao terminal negativo da batería, polo que 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 dous condensadores en paralelo se conectan a unha batería, o polo positivo da batería atrae electróns á placa superior mentres que o polo negativo da batería repele electróns á placa inferior, o que fai que os electróns se movan da placa superior á placa inferior. As dúas placas superiores perden electróns, cargándose positivamente, e as dúas placas inferiores gañan electróns, cargándose negativamente. A transferencia de electróns detense unha vez que a diferenza de potencial entre as dúas placas condutoras é igual á diferenza de potencial da batería.
A placa superior do condensador C1 e a placa inferior do condensador C1 almacenan a mesma carga eléctrica pero teñen signos opostos. Do mesmo xeito, a placa superior do condensador C2 e a placa inferior do condensador C2 almacenan a mesma carga eléctrica pero teñen signos opostos. Se a carga eléctrica almacenada no condensador C1 é Q1 e a carga eléctrica almacenada no condensador C2 é Q2 , entón a carga eléctrica total almacenada en ambos condensadores conectados en paralelo é Q = Q1 + Q2 . Polo tanto, a carga eléctrica total nos condensadores conectados en paralelo é igual á suma das cargas de cada condensador.
A magnitude da carga eléctrica en cada condensador conectado en paralelo calcúlase usando a ecuación Q1 = C1 ΔV e Q2 = C2 ΔV mentres que a magnitude da carga eléctrica no condensador de substitución calcúlase usando a ecuación Q = C ΔV, onde Q é a carga eléctrica, C é a capacitancia e ΔV é a diferenza de potencial eléctrico. A ecuación Q = Q1 +Q2 reformulado substituíndo Q:
Q = Q1 +Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 +C2)
C = C1 +C2
A diferenza de potencial ΔV é a mesma e, polo tanto, elimínase da ecuación.
Se hai tres condensadores conectados en paralelo, a fórmula anterior cambia a:
C = C1 +C2 +C3
Se hai catro condensadores, engádese C4Do mesmo xeito, se hai cinco condensadores, e así sucesivamente. Esta é a fórmula para determinar a capacitancia do condensador de substitución para condensadores conectados en paralelo.
Supoñamos que 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.