Un condensador de capacitancia C se carga a una diferencia de potencial V Desde una celda y luego desconectar de ella. Ahora se da una carga + Q a Su placa positiva. La diferencia de potencial a través del condensador es ahora?
En caso de que a la placa negativa también se le aplicara un cargo, entonces la respuesta sería simplemente V + Q / C, pero en este caso estoy confundido. caso solo se cobra una placa?
Digamos, si aplica un + Q al capacitor, entonces se formará un potencial igual y opuesto a la placa negativa del capacitor (placa opuesta del capacitor). Si la carga en el capacitor aumenta, entonces automáticamente, la el potencial (V) del capacitor también aumentará (Q es directamente proporcional a V), dado que el otro terminal del capacitor debe estar conectado a tierra o potencial específico para obtener la diferencia de potencial entre las dos placas del capacitor.
Tómelo como un problema de física: cargue el condensador como un todo, luego coloque la diferencia de carga habitual en las dos placas, de modo que una placa tenga ahora una carga total de cero.
Heh. ¡Probablemente NO lo que pretendía la pregunta del libro de texto! Pero no imposible.
Primero, supongamos que tenemos una esfera metálica aislada con capacitancia de 1pF (el 1pF medido a una placa en el infinito), luego colocamos 1uC de carga positiva sobre la esfera. Por Q = CV, el voltaje de la superficie será de 1 megavoltio (voltaje medido a una placa a una distancia infinita). ¿Un capacitor de una placa? Cerca, pero no exactamente, ya que la carga se conserva, por lo que siempre hay una placa opuesta a una distancia infinita.
A continuación, traemos una esfera metálica idéntica pero sin carga muy cerca de la primera, por lo que la capacitancia entre las dos esferas es bastante grande, por ejemplo, 10,000 pF o 0.01uF. Esa esfera no cargada ahora mostrará un par de carga inducida, con la mitad negativa atraída hacia el lado que mira hacia la esfera pos-cargada original, y la mitad positiva repelida hacia el lado que se aleja de la esfera cargada pos. (La esfera adicional aún tiene una carga promedio de cero, pero ahora está compuesta de regiones, con una carga igual y opuesta).
Este capacitor de 2 esferas termina teniendo 0.5 microcoulomb en cada lado del espacio estrecho (pos en una placa, neg en la otra). Por Q = CV, el voltaje en este capacitor de 0.01uF es 50V, medido entre los dos esferas Pero 1MV en todo el condensador, ya sea una esfera medida en un terreno distante.
El truco aquí es que, con la mayoría de los condensadores del mundo real, la capacitancia entre las placas es extremadamente grande en comparación con la capacidad de pocos picofaradios medida desde cada placa hasta el fondo distante. En el ejemplo anterior es una relación de 10,000 a 1. Debido a la gran diferencia, esto hace que la separación de carga encontrada en una placa de condensadores sin carga esté convenientemente muy cerca de la mitad de la carga de la placa cargada. Luego, si intentamos cargar solo una de las placas, el voltaje entre las dos placas será casi insignificante en comparación con el voltaje entre la placa y la tierra.
Confuso. ¡Necesita diagramas animados!
Aquí hay otro truco para aclarar las cosas: no uses dos esferas. En su lugar, visualice dos hemisferios de metal sólido , caras planas casi juntas con una delgada capa dieléctrica sujeta entre sus caras. Parece una esfera sólida, pero con una ranura delgada cortada en medio. Yo lo llamo el "condensador del ingeniero". Las dos esferas separadas son un "condensador físico".
A continuación, coloque una carga positiva de 1 micro-coulomb en un solo hemisferio, dejando la carga cero en el otro. El hemisferio positivo terminará con 1/2 uC de carga positiva en la cara plana y 1/2 uC de carga positiva en su superficie curva del hemisferio, para una carga total de 1 uC. El otro hemisferio sin carga tendrá 1/2 uC de carga negativa en la cara plana y 1 / 2uC de carga positiva en la superficie curva, para una carga neta total de cero. En otras palabras, las dos caras planas tienen pos y neg 1 / 2uC, mientras que cada uno de los hemisferios curvos obtiene pos 1/2 uC. Todos juntos, el dispositivo se comporta como una única bola de metal con una carga total de 1 ° C distribuida casi uniformemente en su superficie curva exterior ... pero también con una capacitancia de 10,000 pF creada por la ranura estrecha. (Si la esfera completa tenía una capacitancia de 1pF a tierra, entonces sí, los 50 V entre los hemisferios alteran ligeramente el megavoltio del potencial de superficie en cada hemisferio individual).
Conclusión: es posible tener un condensador con una placa cargada y una placa neutra. Necesitamos conocer el valor del condensador, C1, y también el valor de picofaradios medido entre el condensador y la tierra, C2. Luego colocamos una pequeña tensión entre las placas de los condensadores, al mismo tiempo que utilizamos una tensión inmensa para cargar el condensador en su totalidad. La relación de los dos voltajes debe ser 2 * C1 / C2, o 20,000 / 1 en el ejemplo de los hemisferios anteriores.
Finalmente, si quisiera realizar un experimento de escritorio utilizando pequeñas esferas metálicas, sería prudente utilizar nanocoulombs y kilovoltios en lugar de microcoulombs y megavolts. Regla de oro: un microcoulomb es la cantidad de carga eléctrica en el cuerpo humano conectada a tierra de 10KV, ya que los humanos tienen aproximadamente 100pF de tierra de wrt. Las placas de condensador de kilovoltio de tamaño humano son demasiado inútiles :)