VMP Guia 3- Capacitores en Serie y en Paralelo.pdf -...

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UPRM - FISI3154/74 - Laboratorio de Física II 1 Capacitores en Serie y en Paralelo Objetivos 1. Determinar la relación matemática que describe la capacitancia equivalente de varios capacitores conectados en serie y en paralelo. 2. Determinar cómo se comporta matemáticamente el voltaje de los capacitores conectados en paralelo. 3. Determinar el comportamiento de las cargas en los capacitores conectados en serie y en paralelo. Introducción Dos conductores separados por un aislante (o vacío) constituyen un capacitor (Figura 1). Figura 1: Dos conductores cualesquiera a y b aislados uno del otro forman un capacitor. En la mayoría de las aplicaciones prácticas, cada conductor tiene inicialmente una carga neta cero, y los electrones son transferidos de un conductor al otro; a esta acción se le denomina cargar el capacitor. Entonces, los dos conductores tienen cargas de igual magnitud y signo contrario, y la carga neta en el capacitor en su conjunto permanece igual a cero (+Q + (-Q) = 0 ). Cuando se dice que un capacitor tiene carga Q , o que una carga Q está almacenada en el capacitor, significa que el conductor con el potencial más elevado tiene carga + Q y el conductor con el potencial más bajo tiene carga - Q (si se supone que Q es positiva).
UPRM - FISI3154/74 - Laboratorio de Física II 2 En los diagramas de circuito, un capacitor se representa con cualquiera de estos símbolos: Figura 2: Diagrama de circuito de un capacitor En este símbolo, las líneas verticales representan los conductores, y las líneas horizontales representan los alambres conectados a uno y otro conductor. Una manera común de cargar un capacitor es conectar estos dos alambres a las terminales opuestas de una batería. Una vez establecidas las cargas + Q y - Q en los conductores, se desconecta la batería. Esto da una diferencia de potencial fija Vab entre los conductores (es decir, el potencial del conductor con carga positiva a con respecto al potencial del conductor con carga negativa b ), que es exactamente igual al voltaje de la batería. La diferencia de potencial Vab entre los conductores es proporcional a Q . Si se duplica la magnitud de la carga en cada conductor, también se duplica la diferencia de potencial entre los conductores; la razón entre la carga y la diferencia de potencial no cambia, permanece constante. Esta razón se llama capacitancia C del capacitor: ࠵? = ࠵? ࠵? ࠵?࠵? (1) La unidad del Sistema Internacional (SI) para la capacitancia es el farad (F) , en honor del físico inglés del siglo XIX, Michael Faraday. Cuanto mayor es la capacitancia C de un capacitor, mayor será la magnitud Q de la carga en el conductor de cierta diferencia de potencial dada Vab , y, por lo tanto, mayor será la cantidad de energía almacenada. (Hay que recordar que el potencial es energía potencial por unidad de carga.) Así, la capacitancia es una medida de la aptitud (capacidad) de un capacitor para almacenar energía. Se verá que el valor de la capacitancia sólo depende de las formas y los tamaños de los conductores, así como de la naturaleza del material aislante que hay entre ellos. (El comentario anterior acerca de que la capacitancia es independiente de

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