Calcular la carga de un condensador y su capacidad
Elige qué calcular. Para un condensador, escribe dos de los tres datos (capacidad, voltaje o carga). Para asociarlos, escribe las capacidades separadas por espacios.
En resumen
La carga de un condensador es Q = C · V y la energía que guarda, E = ½ · C · V². Un condensador de 100 μF a 12 V almacena una carga de 100 · 10⁻⁶ · 12 = 1,2 mC y una energía de ½ · 100 · 10⁻⁶ · 12² = 7,2 mJ.
Fórmulas del condensador
- Q: carga, en culombios (en la práctica, μC).
- C: capacidad, en faradios (en la práctica, μF, nF o pF).
- V: voltaje entre las placas, en voltios.
- E: energía almacenada, en julios.
- A: área de las placas, d: separación entre ellas, y ε₀, εᵣ: permitividad del vacío y del aislante.
Un condensador son dos placas conductoras separadas por un aislante. Al conectarlo a un voltaje, una placa se carga con +Q y la otra con −Q. La capacidad se mide en faradios (F); en la práctica, en μF, nF y pF.
Serie y paralelo
Es justo al revés que con las resistencias. En paralelo se suman porque es como tener placas más grandes; en serie la capacidad baja, pero el conjunto aguanta más voltaje.
Ejemplos resueltos
Un condensador de 100 μF conectado a 12 V
Q = 100 · 12 = 1200 μC y E = ½ · 100 · 10⁻⁶ · 12² = 0,0072 J (7,2 mJ).
Probar este ejemplo¿Qué capacidad tiene un condensador que guarda 470 μC a 10 V?
C = 470 / 10 = 47 μF.
Probar este ejemploCondensadores de 10, 22 y 47 μF en paralelo y en serie
En paralelo, 10 + 22 + 47 = 79 μF. En serie, 1/C = 1/10 + 1/22 + 1/47, así que C ≈ 6 μF.
Probar este ejemploCarga y descarga
A través de una resistencia R, el condensador se carga siguiendo una curva exponencial con constante de tiempo τ = R · C: en τ llega al 63 % y en unos 5τ está prácticamente lleno.
Un poco de historia
El primer condensador fue la botella de Leyden, que inventaron por separado Ewald von Kleist y Pieter van Musschenbroek en 1745-1746. Benjamin Franklin la usó en sus experimentos con la electricidad, y la unidad de capacidad, el faradio, homenajea a Michael Faraday.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la capacidad de un condensador?
C = Q / V, o lo que es lo mismo, Q = C · V, en faradios. La energía que guarda es E = ½ · C · V². Un condensador de 100 µF a 12 V almacena Q = 100 · 10⁻⁶ · 12 = 1,2 · 10⁻³ C.
¿Cómo se calcula la carga de un condensador?
Multiplicando su capacidad por el voltaje: Q = C · V. Un condensador de 100 μF a 12 V guarda 1200 μC (0,0012 C).
¿Cómo se suman condensadores en serie?
Sumando las inversas: 1/C = 1/C₁ + 1/C₂. Dos de 10 μF en serie dan 5 μF; en paralelo darían 20 μF.
¿Cuánta energía guarda un condensador?
E = ½ · C · V². Uno de 100 μF a 12 V almacena ½ · 0,0001 · 144 = 0,0072 J.
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