Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
Proyecto Mecesup
q = Ceq∆V. (2) Al sustituir la ecuación en la ecuación (1) en la ecuación (2) y luego introducir (1) en el resultado, obtenemos Ceq∆V = C1∆V + C2∆V o bien Ceq = C1 + C2 . (3) Si tenemos más de dos capacitores en paralelo, podemos reemplazar primero C1 y C2 por su equivalente C12 , obtenido a partir de la ecuación (3). Después encontramos la capacitancia de C12 y el siguiente capacitor en paralelo C3 . Continuando el proceso ampliamos la ecuación (3) a cualquier número de capacitores conectados en paralelo:
En otras palabras, para obtener la capacitancia equivalente de una combinación en paralelo, basta sumar las capacitancias individuales. Adviértase que la capacitancia equivalente siempre es mayor que la más grande de la combinación en paralelo. Esta puede almacenar más energía que cualquier capacitor individual de la combinación. Capacitores conectados en serie La figura contiene dos capacitores conectados en serie. Tres propiedades caracterizan a una conexión en serie de los elementos de un circuito. 1) Si intentamos pasar de a a b, hay que cruzar todos los elementos del circuito en sucesión. 2) Cuando se conecta una batería a los extremos de la combinación, su diferencia de potencial ∆V es igual a la suma de las diferencias de potencial en todos los extremos de todos los elementos. 3) La carga q suministrada a cada elemento de la combnación en serie tiene el mismo valor.
Para
entender esta última propiedad observe la región en la figura delimitada
por la línea punteada. Supongamos que la batería coloca una carga -q en la
placa izquierda de C1 . Como un capacitor tiene cargas iguales
y opuestas en sus placas, una carga +q aparece en la placa izquierda de C1.
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Es decir, n(=q/e) electrones pasan de la placa derecha de C1 a la placa izquierda de C2 . En caso que hubiese más de dos capacitores en serie, podría hacerse un argumento semejante en la línea entera de capacitores; el resultado sería que la placa izquierda de todos los capacitores en la conexión en serie tendría una carga de igual magnitud q y de signo opuesto. Con el uso de la ecuación en el caso de los capacitores individuales podemos escribir ∆V1 = q/C1 y ∆V2 = q/C2 , (4) con la misma carga q en cada capacitor, pero con diferentes diferencias de potencial en ellos. Conforme a la segunda propiedad de una conexión en serie, tenemos ∆V = ∆V1 + ∆V2 . (5) Buscamos la capacitancia equivalente Ceq que reemplace la combinación , de manera que la batería proporcione la misma cantidad de carga: ∆V = q/Ceq . (6) Al sustituir la ecuación (5) en la ecuación (6) y al emplear luego las ecuaciones (4), obtenemos q/Ceq = q/C1 + q/C2 , o 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 . Si hay varios capacitores en serie, podremos servirnos de la ecuación anterior pra determinar la capacitancia equivalente de C12 los dos primeros. Después encontramos la de C12 y el siguiente capacitor en serie, C3 . Continuando de esta manera, encontraremos la capacitancia quivalente de cualquier número de capacitores en serie,
Es decir, si queremos obtener la capacitancia equivalente de una combinación en serie, tomaremos el recíproco de la suma de las capacitancias individuales. Nótese que en estos casos la capacitancia equivalente siempre es menor que la capacitancia más pequeña en la serie. En ocasiones los capacitores están conectados de modo que no se identifican de inmediato como una combinación en serie o en paralelo.
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