Capacitores en serie | Circuitos | Física | Khan Academy en Español

Summary

El video explica cómo calcular la carga almacenada en capacitores conectados en serie a una batería. A través de ejemplos prácticos, se muestra cómo, al conectar varios capacitores, la carga almacenada en todos ellos es la misma. Se utiliza la fórmula para encontrar la capacitancia equivalente y, a partir de ahí, se determina la carga en los capacitores. El video también detalla cómo calcular los voltajes en cada capacitor y cómo la suma de estos voltajes es igual al voltaje de la batería, destacando el principio de conservación de energía en los circuitos eléctricos.

Takeaways

• 😀 Trabajar con un solo capacitor conectado a una batería es sencillo, pero al conectar varios capacitores en serie, las personas se confunden más.
• 😀 Cuando capacitores están conectados en serie, la carga almacenada en cada uno es la misma.
• 😀 Es un error usar la fórmula de capacitancia para encontrar la carga en los capacitores de un arreglo en serie, ya que se debe considerar la carga común para todos los capacitores.
• 😀 El proceso de carga en un circuito de capacitores en serie hace que las cargas negativas fluyan de un capacitor a otro hasta completarse el ciclo.
• 😀 Para resolver problemas con múltiples capacitores en serie, se puede reemplazar el arreglo por un solo capacitor equivalente.
• 😀 La fórmula para calcular la capacitancia equivalente de capacitores en serie es: 1 / C_eq = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + ...
• 😀 La capacitancia equivalente puede ser encontrada tomando el inverso de la suma de los inversos de las capacitancias individuales.
• 😀 Una vez que se conoce la capacitancia equivalente, se puede calcular la carga almacenada en el arreglo usando la fórmula: Q = C_eq * V.
• 😀 En un arreglo de capacitores en serie, el voltaje total de la batería es igual a la suma de los voltajes en cada capacitor.
• 😀 El voltaje en cada capacitor de un arreglo en serie depende de su capacitancia, y la carga almacenada en todos los capacitores es la misma.
• 😀 Al conocer la carga en los capacitores conectados en serie, también se puede calcular el voltaje a través de cada uno de ellos utilizando la fórmula de capacitancia.

Q & A

¿Por qué se complica trabajar con capacitores conectados en serie a una batería?

Cuando los capacitores están conectados en serie, la carga almacenada en cada uno debe ser la misma, lo que crea una complejidad adicional en los cálculos. Además, el voltaje en cada capacitor puede variar, lo que complica aún más el análisis.

¿Cuál es la fórmula para calcular la capacitancia equivalente de capacitores conectados en serie?

La fórmula para calcular la capacitancia equivalente de capacitores en serie es: 1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + ... + 1/C_n. Esta fórmula se aplica sumando los inversos de las capacitancias individuales de los capacitores.

¿Qué significa que los capacitores en serie tengan la misma carga almacenada?

Cuando los capacitores están conectados en serie, la carga almacenada en cada uno es la misma, ya que la carga fluye de un capacitor a otro sin que se acumule de forma diferente en cada uno.

¿Cómo se calcula la carga almacenada en un capacitor equivalente?

Para calcular la carga almacenada en un capacitor equivalente, usamos la fórmula Q = C_eq * V, donde C_eq es la capacitancia equivalente y V es el voltaje de la batería.

En el ejemplo con capacitores de 4 µF, 12 µF y 6 µF, ¿cuál es la capacitancia equivalente?

La capacitancia equivalente de los capacitores en serie es de 2 µF, calculada usando la fórmula para la capacitancia equivalente de capacitores en serie.

¿Qué ocurre si sumamos los voltajes en los capacitores de un circuito en serie?

La suma de los voltajes en los capacitores de un circuito en serie es igual al voltaje total de la batería. Este principio se basa en la ley de Kirchhoff de voltajes.

¿Por qué es importante considerar el voltaje en cada capacitor individualmente en un circuito en serie?

Es importante considerar el voltaje en cada capacitor individualmente porque, en un circuito en serie, cada capacitor tiene una caída de voltaje diferente dependiendo de su capacitancia, y esta información es esencial para entender cómo se distribuye el voltaje a través del circuito.

¿Cómo se calcula el voltaje a través de un capacitor en serie?

El voltaje a través de un capacitor en serie se calcula usando la fórmula V = Q / C, donde Q es la carga almacenada en el capacitor y C es su capacitancia.

En el segundo ejemplo con 4 capacitores y una batería de 24 V, ¿cuál es la carga almacenada en cada capacitor?

La carga almacenada en cada uno de los capacitores en el segundo ejemplo es de 192 µC, ya que los capacitores están conectados en serie y la carga es la misma en todos ellos.

¿Cómo se deriva la fórmula para la capacitancia equivalente de capacitores en serie?

La fórmula para la capacitancia equivalente de capacitores en serie se deriva a partir de la ley de voltajes de Kirchhoff, que establece que la suma de los voltajes a través de cada capacitor es igual al voltaje total de la batería. Esto nos lleva a expresar la capacitancia equivalente como 1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + ... + 1/C_n.