Rodrigo Ricardo

Capacitores en serie y paralelo

Publicado el 3 octubre, 2020

Definición de un condensador

¿Sabías que hay un tipo especial de dispositivo eléctrico que es un componente esencial de casi todas las tecnologías modernas? Estos componentes críticos pueden ser pequeños, como los que almacenan información en la memoria de su computadora, o grandes, como los que se utilizan para alimentar vehículos híbridos y de pila de combustible. Este importante dispositivo eléctrico se llama condensador y funciona almacenando y liberando energía eléctrica.

Los condensadores almacenan energía al tener dos placas con carga opuesta mantenidas muy cerca una de la otra (pero sin tocarse). La capacidad de un capacitor para almacenar carga se conoce como su capacitancia , que se mide en unidades de Faradios. La capacitancia es igual a la relación entre la carga almacenada en el capacitor y el voltaje aplicado. En otras palabras:


Un condensador de placas paralelas almacena energía al almacenar cargas opuestas en placas que se mantienen cerca una de la otra, pero sin tocar
condensador

En los circuitos eléctricos, a menudo hay varios condensadores que trabajan juntos para almacenar energía y carga. En muchos casos, es necesario conectar varios condensadores para obtener la capacitancia que necesita. Hay dos formas básicas en que los condensadores se pueden unir en un circuito eléctrico: en serie y en paralelo.

Condensadores en paralelo

Si dos o más condensadores se unen en paralelo, entonces cada condensador se conecta de forma independiente a la misma fuente de voltaje, que a menudo es una batería. Esto significa que cada capacitor tiene el mismo voltaje en sus placas.


Condensadores en paralelo: cada condensador está conectado de forma independiente a la batería, por lo que cada condensador tiene el mismo voltaje en sus placas
Condensadores en paralelo

Según la configuración de los condensadores, puede calcular una capacitancia equivalente para todo el circuito. Como sabemos que cada capacitor tiene el mismo voltaje en sus placas, podemos calcular la capacitancia equivalente con la fórmula que está viendo en su pantalla en este momento:

Capacitancia equivalente - paralelo

La capacitancia equivalente de los capacitores en paralelo (C eq ) es igual a C 1 + C 2 + C 3, y así sucesivamente hasta que haya resumido todas las variables. Esto significa que la capacitancia equivalente de cualquier número de capacitores conectados en paralelo es simplemente la suma de todas las capacitancias individuales. La capacitancia equivalente es mayor que la capacitancia de cualquiera de los capacitores individuales.

Si tuviera un circuito con dos capacitores en paralelo, uno con una capacitancia de 12 F y el otro con una capacitancia de 8 F, ¿cuál es la capacitancia de un solo capacitor que podría usarse para reemplazar ambos?

Para responder a esta pregunta, debe calcular la resistencia equivalente del circuito, que puede ver en su pantalla ahora mismo:

Ejemplo de condensadores en paralelo

Como puede ver, después de ejecutar las variables a través de la fórmula, la capacitancia equivalente es 20 F.

Condensadores en serie

Además de estar unidos en paralelo, los condensadores también se pueden conectar en serie en un circuito eléctrico. Si dos condensadores están en serie entre sí, están en la misma rama del circuito. Debido a que no están conectados de forma independiente a la fuente de voltaje, cada capacitor puede tener un voltaje diferente en sus placas. Sin embargo, debido a que todos están conectados directamente entre sí, cada condensador en serie almacenará la misma cantidad de carga.


Condensadores en serie: cada condensador está conectado al siguiente en la misma rama del circuito, por lo que cada condensador almacena la misma cantidad de carga
Condensadores en serie

Una vez más, podemos calcular la capacitancia equivalente de un grupo de capacitores en serie usando la definición de capacitancia, que puedes ver en tu pantalla ahora mismo:

Capacitancia equivalente - serie

Entonces, la capacitancia equivalente de los capacitores en serie es igual a 1 / C 1 + 1 / C 2 + 1 / C 3. Por lo tanto, la capacitancia equivalente de múltiples capacitores conectados en serie es menor que la capacitancia de cualquier capacitor individual.

Veamos un ejemplo específico para ver cómo funciona. ¿Cuál es la capacitancia equivalente de un circuito que contiene tres capacitores en serie, con capacitancias de 10 F, 5 F y 2 F?

Ejemplo de condensadores en serie

Como esperábamos (y como puede ver en la pantalla ahora), la resistencia equivalente (1.25 F) es menor que la capacitancia de cualquiera de los capacitores individuales.

Condensadores en serie y en paralelo

¿Qué sucede si tiene un circuito más complejo, con algunos condensadores conectados en serie y otros en paralelo? En ese caso, debe dividir el circuito en varias partes. Combine los condensadores que estén en serie y los que estén en paralelo. Luego, vuelva a dibujar el circuito y repita este proceso hasta que tenga solo una resistencia final equivalente.

Veamos un ejemplo. ¿Cuál es la capacitancia equivalente del circuito que se muestra en la pantalla ahora?

Circuito en serie y paralelo

Primero, encuentre la capacitancia equivalente de los dos capacitores en serie (12 F y 6 F):

paso 1

Ahora, tienes un circuito con dos condensadores en paralelo. Puede sumar las capacitancias de estos dos para obtener la capacitancia equivalente de todo el circuito.

Paso 2

La capacitancia equivalente de todo este circuito es de 12 F.

Resumen de la lección

Un condensador es un dispositivo eléctrico que se utiliza en circuitos para almacenar carga y energía eléctrica. La capacitancia de un capacitor se define como su capacidad para almacenar carga, y la capacitancia se calcula como la relación entre la cantidad de carga almacenada y el voltaje aplicado:

definición de capacitancia

Cuando los capacitores están conectados en paralelo en un circuito, cada capacitor tiene el mismo voltaje en sus placas. Cuando los condensadores están conectados en serie, cada condensador almacena la misma cantidad de carga.

La capacitancia equivalente de un circuito es la capacitancia de un solo capacitor que podría reemplazar a todos los demás capacitores en el circuito. En la pantalla, verá que la fórmula para los condensadores conectados en paralelo es la siguiente. También en la pantalla se puede ver que la fórmula para los condensadores conectados en serie es la siguiente:

Capacitancia equivalente

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