NO ME SALEN
(APUNTES TEORICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
ELECTRICIDAD
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EM13) Un capacitor descargado se conecta a una batería de 9 V y, alcanzado el equilibrio,
adquiere una carga de 900 mC. Se lo retira y se lo conecta a otra pila de 6 V, pero con sus
placas conectadas al revés que antes (la que antes se unía al positivo de la pila ahora lo
hace con el negativo). Una vez alcanzado el equilibrio, la carga en el capacitor es:
a) 1500 mC b) 300 mC c) 600 mC
d) 750 mC e) 900 mC f) cero |
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| Este es uno de esos ejercicios en los que de nada sirve cuántas fórmulas te hayas traído en el machete. Lo único que cuenta es que entiendas o no entiendas cómo se comportan las cargas, las baterías y los capacitores. |
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A la izquierda tenés la pila de 9 V y a la derecha el capacitor cuya capacidad desconocemos pero es fácil calcular, porque sabés que al toque adquiere una carga de 900 mC, y como:
C = Q / ΔV
C = 900 mC / 9 V
C = 100 mF
Vas a ver que este dato es inútil, no sirve para nada, no es necesario. |
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Te lo calculé porque sé que si no lo hago a vos te agarran los nervios, nada más. Y porque lo que me interesa en este problema es contarte qué ocurre con las cargas, los capacitores y las baterías... la cuestión del cálculo es aquí irrelevante.
Si hiciésemos un análisis súper detallado para saber de dónde salieron las cargas, de qué cargas se trata, cómo viajaron, etcétera, etcétera... probablemente tendría que mentirte porque la complejidad del asunto es insospechable. Pero como no deja de tratarse de un modelo de la realidad, vos te tenés que arreglar con este cuentito que funciona a las maravillas (ya tendrás tiempo de ir afinando la descripción).
Del polo positivo de la pila salen continuamente cargas positivas que se van a alojar en la placa correspondiente del capacitor. Por cada carga positiva que sale del polo positivo de la pila, sale una carga negativa del otro polo y viaja por el cable a alojarse en la placa opuesta del capacitor. Cuando el capacitor "se llena", dejan de salir cargas de la pila, y ya no hay más movimientos de ningún tipo.
La cuestión es que retiramos la pila de los 9 voltios. Las cargas se quedan en el capacitor, tanto las positivas como las negativas: se quedan ahí enfrentaditas y atrayéndose. |
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En el lugar donde antes tenías la pila de 9 volts colocás otra pila, de 6 volts, pero con la polaridad invertida.
Al toque entran a salir cargas de la pila: positivas de su polo positivo y negativas de su polo negativo. Cuando están llegando al capacitor esas cargas se encuentran con cargas de signo opuesto. El encuentro se produce en un lugar conductor: un cable, de modo que pueden acercarse tanto como quieran, y ¡zas! se aniquilan de a pares, en un abrazo mortal: cada vez que se juntan dos cargas de distinto signo... paf: desaparecen. |
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La aniquilación continúa hasta que desaparecen todas las cargas: el capacitor se queda vacío. Pero como la pila sigue conectada, continúan saliendo cargas y el capacitor vuelve a llenarse. |
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Y el proceso continúa hasta que el capacitor queda repleto. Lógicamente, no va a tener la misma cantidad de cargas que tenía antes... porque ahora tenemos una pila menos potente que la anterior. La fuerza de llenado es menor y la carga final también. Pero por suerte podemos calcularla:
Q = C . ΔV
Q = 100 mF . 6 V
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| De modo que la primera carga no tenía ninguna importancia. En este problema -me imagino- sólo te la pusieron para que puedas hacer el cálculo de la capacidad (que en lugar de realizarlo lo podrías haber dejado expresado como 900 mC / 9 V, y listo), pero si la pila y la carga inicial hubiesen sido otras, todas las cargas se hubiesen aniquilado, tardando más o menos, y el resultado final hubiese sido el mismo y sólo habría dependido de la última pila. ¿Me seguiste? |
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| Desafío: Mirá el gráfico de carga en función del tiempo que tenés en el apunte teórico éste... ¿te animás a hacer la gráfica para el proceso completo de este problema? |
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Se permite su reproducción citando la fuente. Última actualización oct-07. Buenos Aires, Argentina.
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