¿La carga de 2 capacitores por separado aún resultará en un valor más bajo?

No, cuando pones condensadores en serie, la capacitancia se reduce. Aquí hay una razón por la cual La energía \ $ W \ $ en un condensador es:

$$ W = \ frac {1} {2} CV ^ 2 $$

Para sus dos condensadores 150F, cada uno cargado a 2.7V, la energía total almacenada es:

$$ \ frac {1} {2} 150F (2.7V) ^ 2 \ cdot 2 = 1093.5J $$

Si los pusieras en serie, y de alguna manera ahora tuvieras un condensador 150F a 5.4V, tendrías la energía:

$$ \ frac {1} {2} 150F (5.4V) ^ 2 = 2187J $$

De alguna manera, has creado energía, lo que, según me han dicho, viola algunas propiedades fundamentales del universo como lo entendemos. Sabemos que lo que en realidad sucede con dos capacitores idénticos en serie es que la capacitancia se reduce a la mitad. En ese caso, la energía que tienes después de conectarlos en serie es:

$$ \ frac {1} {2} 75F (5.4V) ^ 2 = 1093.5J $$

Verás, la capacitancia se reduce a la mitad, pero la energía almacenada es la misma que la de los dos condensadores que se cargan por separado, como es de esperar.

Aquí está donde está confundido: capacitancia no es capacidad . La capacitancia es una medida de la cantidad de carga eléctrica que se necesita para hacer un cambio en el voltaje:

$$ C = Q / V $$ $$ V = Q / C $$ $$ VC = Q $$

Por lo tanto, un farad es un coulomb por volt . (Un coulomb es un amperio -segundo). Entonces, digamos que tiene un capacitor \ $ 1F \ $ y mueve \ $ 1A \ $ por \ $ 1s \ $ a través de él. Ha movido \ $ 1C \ $ de carga, y el voltaje en el capacitor habrá cambiado \ $ 1V \ $:

$$ 1F = 1C / V $$ $$ V = 1C / 1F $$ $$ V = 1V $$

Entonces, ¿por qué poner dos capacitores en serie reduce a la mitad la capacitancia?

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Considere el circuito A. Si \ $ 10C \ $ de carga se mueve a través de I1, entonces esta misma carga debe fluir a través de C1 (¿a dónde más iría?), y el voltaje cambiará en:

$$ 10C / 150F \ approx 66mV $$

Ahora considere el circuito B. Si \ $ 10C \ $ de carga se mueve a través de I2, esa carga fluye a través de C2 y C3. Mirando cada capacitor individualmente, la misma carga se ha movido como antes, y el voltaje de cada uno cambiará nuevamente en \ $ 66mV \ $. Pero, están en serie, por lo que el voltaje de los dos considerados juntos ha cambiado en \ $ 133mV \ $. ¿Cuál es la capacitancia?

$$ 10C / 133mV \ approx 75F $$

Por cada bit de carga que mueva a través de I2, cargue dos capacitores a la vez, por lo que el voltaje cambia dos veces más rápido, por lo que la capacitancia se reduce a la mitad. Pero, para que esa carga se moviera, tenía que aplicar un voltaje más alto (porque el voltaje aumentaba más rápido), por lo que la energía almacenada es la misma que si los hubiera cargado por separado.

La unidad de capacitancia, la Farad, es la relación de (la magnitud de la) carga (en una placa) al voltaje (a través del condensador):

\ $ C = Q / V \ $

(1) Si carga dos capacitores idénticos a voltajes idénticos y luego los pone en serie, el voltaje a través de los capacitores conectados en serie es simplemente el doble de los voltajes individuales, es decir, el voltaje a través del par es el doble del voltaje a través de los condensadores individuales .

(2) Dado que el voltaje se ha duplicado pero la carga en cualquiera de las placas "externas" no ha cambiado, es necesariamente el caso de que la capacitancia es 1/2 de la capacitancia individual .