¿Cambiar la brecha entre las placas cambia el voltaje del capacitor?

Una máquina Wimshurst funciona mediante ese proceso.

Pone carga en las placas que están muy juntas, luego las separa para generar un alto voltaje.

Cuando estaba en la escuela, en los años 70, un niño hizo uno usando material de PCB para los discos y agujas de gramófono para crear la carga inicial. El 'trabajo' fue realizado por un motor eléctrico. Basado en la longitud de la chispa que generó, creo que produjo más de 200,000V.

Su papá se lo llevó a trabajar, donde diseñaron teléfonos y probaron los primeros teléfonos electrónicos con él.

Sí, la tensión aumenta. Parece que la mayoría de nosotros aprendimos de esto en la escuela. Mi profesor de física tenía una configuración con placas móviles y un voltímetro muy sensible (en realidad, de muy alta impedancia). Cuando las placas se separaron, el voltaje aumentó.

Esto proviene de la fórmula elemental Q = CV. Separar las placas disminuye la capacitancia. La carga no llegó a ninguna parte, por lo que el voltaje debe aumentar. Esto puede parecer contrario a la intuición, pero la carga en las placas quiere atraer las unas a las otras, y usted está haciendo un trabajo separándolos.

Puedes reproducir el experimento descrito anteriormente si tienes un voltímetro con una entrada FET (o un osciloscopio, si eres tan afortunado). Conecte a tierra el cable negativo y mantenga el otro cable en su mano. Si sus zapatos no son conductores y no tiene ninguna correa ESD conectada, debería poder desviar el medidor simplemente levantando y bajando el pie. Por cierto, frotar la alfombra crea la carga y levantar los pies y alejarse es lo que eleva esas cargas estáticas a niveles tan altos de voltaje.

En una nota práctica, así es como funciona un micrófono de condensador electret. A medida que el diafragma vibra, la capacitancia entre él y una placa fija cambia, y el voltaje cambia con él.

El voltaje definitivamente aumenta.

Q = C * U

Dado que disminuyes C al aumentar la brecha pero Q permanece igual, aumentará U.

En mi horario escolar no quería creerlo, por lo que mi técnico me envió a la sala de experimentos con una fuente de alimentación de alto voltaje, placas, cables, aisladores y un galvanómetro. Lo he probado y es verdad! El voltaje aumenta a medida que aumenta la brecha.

El campo eléctrico entre dos placas paralelas del área \ $ A \ $ es aproximadamente \ $ E = {Q \ over \ epsilon A} \ $, por lo tanto, el voltaje a una distancia \ $ x \ $ aparte será \ $ V (x) = {Q x \ over \ epsilon A} \ $.

Por lo tanto, duplicar la distancia duplicará el voltaje.

La aproximación del campo eléctrico se degradará significativamente a medida que \ $ x \ $ se haga más grande que alguna fracción de alguna dimensión característica de las placas.

Como sabemos, un condensador consta de dos placas metálicas paralelas. Y el potencial entre dos placas del área A, distancia de separación d, y con cargas + Q y -Q, está dado por

$$ \ Delta V = \ frac {Qd} {\ varepsilon_0 A} $$

Por lo tanto, la diferencia de potencial es directamente proporcional a la distancia de separación.

Tienes razón. Puede notar que mientras se conserva la carga, la energía almacenada en el condensador después de separar las placas ha aumentado: $$ E_1 = \ frac {1} {2} C_1V_1 ^ 2 $$ $$ E_2 = \ frac {1} {2} C_2V_2 ^ 2 = \ frac {1} {2} \ frac {C_1} {2} (2V_1) ^ 2 = C_1V_1 ^ 2 = 2E_1 $$ Esta energía adicional proviene del trabajo mecánico que tuvo que hacer para separar las placas contra la fuerza electrostática que las mantiene unidas.

en el contexto descrito con placas no conectadas, el escenario y las fórmulas indican que para la distancia 2l necesitará el doble de voltaje para polarizar la misma cantidad de carga.