Polarización en Membranas

Storyboard

>Model

ID:(334, 0)



Capacity

Equation

>Top, >Model


Si se define una superficie que pasa entre las placas y rodea la carga Q se puede aplicar la ley de Gauss para calcular el campo que se forma entre las placas. Si se asume que el campo solo existe entre las dos placas y estas tienen una superficie S se obtiene que

$E_dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon\epsilon_0}$



con \epsilon_0 la constante de campo y \epsilon el número dieléctrico.

Como por otro lado el campo es igual a la diferencia de potencial \Delta\varphi partido por la distancia entre las placas d se obtiene

$\Delta\varphi = \displaystyle\frac{\sigma}{\epsilon\epsilon_0}d=E_dd=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon\epsilon_0}\displaystyle\frac{d}{S}$



se obtiene con la definición

$\Delta\varphi=\displaystyle\frac{Q}{C}$



que la capacidad de dos placas se puede calcular con

$ C = \epsilon_0 \epsilon \displaystyle\frac{ S }{ d }$

ID:(3865, 0)



Equation of a capacitor

Equation

>Top, >Model


The potential difference ($\Delta\varphi$) generates the charge in the capacitor, inducing the charge ($Q$) on each side (with opposite signs), depending on the capacitor capacity ($C$), according to the following relationship:

$ \Delta\varphi =\displaystyle\frac{ Q }{ C }$

$C$
Capacitor capacity
$F$
5505
$Q$
Charge
$C$
5459
$\Delta\varphi$
Potential difference
$V$
5477

ID:(3864, 0)



Sum of capacities in parallel

Equation

>Top, >Model


Al conectar capacidades en paralelo caída de potencial \Delta\varphi es para todas igual, sin embargo las cargas Q_i que se forman en cada condensador depende de la capacidad C_i. Si Q es la carga total, la suma de las cargas individuales sera

$Q=\displaystyle\sum_i Q_i$



Si ahora se aplica la relación de las capacidades para cada una de estas se tendrá para potenciales iguales que

$\Delta\varphi=\displaystyle\frac{Q_i}{C_i}$



Con ello la carga total es igual a

$Q=\displaystyle\sum_i C_i\Delta\varphi$



por lo que la regla de suma de capacidades en paralelo será con

$ C_p =\displaystyle\sum_ i C_i $

ID:(3218, 0)



Sum of parallel capacities (2)

Equation

>Top, >Model


The sum capacity in parallel ($C_p$) is obtained by adding the capacity 1 ($C_1$) and the capacity 2 ($C_2$), which can be expressed as:

$ C_p = C_1 + C_2 $

$C_1$
Capacity 1
$F$
5506
$C_2$
Capacity 2
$F$
5507
$C_p$
Sum capacity in parallel
$F$
5511

ID:(3866, 0)



Sum of parallel capacities (3)

Equation

>Top, >Model


The sum capacity in parallel ($C_p$) is obtained by adding the capacity 1 ($C_1$), the capacity 2 ($C_2$) and the capacity 3 ($C_3$), which can be expressed as:

$ C_p = C_1 + C_2 + C_3 $

$C_1$
Capacity 1
$F$
5506
$C_2$
Capacity 2
$F$
5507
$C_3$
Capacity 3
$F$
5508
$C_p$
Sum capacity in parallel
$F$
5511

ID:(3867, 0)



Sum of parallel capacities (4)

Equation

>Top, >Model


The sum of four parallel capacity gives

$ C_p = C_1 + C_2 + C_3 + C_4 $

ID:(3868, 0)



Sum of series capacities

Equation

>Top, >Model


Al conectar capacidades en serie en cada una de ellas ocurre una caída de potencial \Delta\varphi_i que en suma debe ser igual a la diferencia aplicada en ambos extremos

$\Delta\varphi=\sum_i\Delta\varphi_i$



Los potenciales llevan a que desplazan cargas, sin embargo como inicialmente en las conexiones entre los condensadores no tienen cargas, la polarización debe ser tal que el número de cargas positivas debe ser igual a las negativas. Por ello el Q es para todos iguales y la relación del condensador para una capacidad C_i es

$\Delta\varphi_i=\displaystyle\frac{Q}{C_i}$



Con ello el potencial total es igual a

$\Delta\varphi=\sum_i\displaystyle\frac{1}{C_i}Q$



por lo que la regla de suma de capacidades en serie será con

$\displaystyle\frac{1}{ C_s }=\sum_i\displaystyle\frac{1}{ C_i }$

ID:(3217, 0)



Sum of series capacities (2)

Equation

>Top, >Model


The inverse of the sum capacity in serie ($C_s$) is calculated as the sum of the inverses of the capacity 1 ($C_1$) and the capacity 2 ($C_2$), according to the following relationship:

$\displaystyle\frac{1}{ C_s }=\displaystyle\frac{1}{ C_1 }+\displaystyle\frac{1}{ C_2 }$

$C_1$
Capacity 1
$F$
5506
$C_2$
Capacity 2
$F$
5507
$C_s$
Sum capacity in serie
$F$
5510

ID:(3869, 0)



Sum of series capacities (3)

Equation

>Top, >Model


The inverse of the sum capacity in serie ($C_s$) is calculated as the sum of the inverses of the capacity 1 ($C_1$), the capacity 2 ($C_2$) and the capacity 3 ($C_3$), according to the following relationship:

$\displaystyle\frac{1}{ C_s }=\displaystyle\frac{1}{ C_1 }+\displaystyle\frac{1}{ C_2 }+\displaystyle\frac{1}{ C_3 }$

$C_1$
Capacity 1
$F$
5506
$C_2$
Capacity 2
$F$
5507
$C_3$
Capacity 3
$F$
5508
$C_s$
Sum capacity in serie
$F$
5510

ID:(3870, 0)



Sum of series capacities (4)

Equation

>Top, >Model


The sum of four serial capacities gives

$\displaystyle\frac{1}{ C_s }=\displaystyle\frac{1}{ C_1 }+\displaystyle\frac{1}{ C_2 }+\displaystyle\frac{1}{ C_3 }+\displaystyle\frac{1}{ C_4 }$

ID:(3871, 0)