Capacitat
Un condensador és un dispositiu que emmagatzema càrrega elèctrica en dos conductors separats, com un parell de plaques metàl·liques. Com més tensió hi empenys, més càrrega s'apila — i la capacitat et diu exactament quanta càrrega obtens per cada volt. Plaques més grans o una separació més petita deixen un condensador retenir més càrrega a la mateixa tensió.
La fórmula
Q = C · V
- Q — càrrega (C): la quantitat de càrrega elèctrica emmagatzemada al condensador
- C — capacitat (F): quanta càrrega emmagatzema el condensador per volt aplicat
- V — tensió (V): l'empenta elèctrica, o diferència de potencial, als extrems del condensador
Exemple resolt
Un condensador amb capacitat de 3 farads es connecta als extrems d'una bateria de 4 volts. Quanta càrrega emmagatzema?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Posa't a prova
El mateix condensador de 3 farads es connecta ara a una bateria de 6 volts. Quanta càrrega emmagatzema?
- 24 C
- 2 C
- Resposta correcta: 18 C
Bé! Q = C × V, o sia 3 F × 6 V = 18 C.
Per a un condensador de plaques paral·leles, si dobles l'àrea de les plaques però mantens la separació, què li passa a la capacitat?
- Resposta correcta: Es dobla
- Es queda igual
- Es divideix per la meitat
Exacte! C = ε₀A / d, o sia doblar l'àrea de plaques A dobla la capacitat.
On ho veus
Una pantalla tàctil de mòbil és una graella de condensadors diminuts: la presència del teu dit canvia la capacitat local, i el telèfon llegeix quin punt ha canviat. Els xips de memòria d'ordinador són milers de milions de condensadors microscòpics, cadascú retenint càrrega per un bit lògic: carregat o no, u o zero.
Errors freqüents
La confusió central és què és la capacitat: C és una propietat de la geometria del dispositiu — àrea de plaques i separació, C = ε₀A / d — no una cosa que creix perquè l'hagis carregat més. En capacitat fixa, la càrrega simplement segueix la tensió, Q = C · V: un condensador de 3 F en una bateria de 6 V emmagatzema 18 C, el doble que en 3 V. I una separació més gran afebleix un condensador: les plaques han de ser més a prop, no més lluny, per retenir més a la mateixa tensió.
Com s'connecta
La tensió als extrems d'un condensador existeix perquè la càrrega s'ha apilat contra la llei de Coulomb: aquella empenta emmagatzemada és el que la geometria de força de la lliçó anterior produeix en maquinari. El mòdul de circuits ja va conèixer aquest dispositiu: la constant de temps RC τ = R · C és com de ràpid s'omple. Tot seguit, els corrents revelen que fan una altra cosa completament diferent: crear camps magnètics.