Ecuación de la capacitancia de un capacitor

Imagine que los dos terminales de un capacitor de placas paralelas están conectados a los dos terminales de una batería con diferencia de potencial eléctrico V . Si la capacitancia del capacitor es C , y el área de cada placa es A , entonces, ¿cómo puedo expresar la carga almacenada en cada placa ( ± q ) en términos de sólo C , V y A ?

Mi intento:

Sabemos que el voltaje a través del capacitor es V = q d ϵ A , dónde d es la distancia entre las placas (ya que solo hay un capacitor conectado a la batería de potencial eléctrico V ), y la capacitancia es C = ϵ A d . Podemos reorganizar esto para obtener d = ϵ A C ; luego, al conectarlo a la primera ecuación, obtenemos: V = q ϵ A ϵ A C = q C , de modo que la carga almacenada es q = C V . Desafortunadamente, esta es la fórmula elemental que relaciona solo C y V a q , pero no el área A de los platos

Necesito una formula que se relacione C , V , y A a q .

Respuestas (3)

La respuesta es

q ( C , V , A ) = C V ,
por eso tienes problemas.

Esto es como la ecuación para una línea horizontal:

y = F ( X ) = 2

No tiene X en la ecuación.

Las cantidades individuales en d ϵ A puede variar libremente siempre que la cantidad total permanezca igual. Por ejemplo, si duplicas tanto la distancia como el área, entonces d ϵ A permanece constante, y por lo tanto q , V , y C puede permanecer constante. Esto muestra que puede tener dos capacitores diferentes con el mismo q , V , C pero diferente A .

la carga almacenada es Q=CV. Desafortunadamente, esta es la fórmula elemental que relaciona solo C y V con Q, pero no el área A de las placas.

Pero se relaciona q a C , V , A . Puedes reescribirlo q 1 = C 1 V 1 A 0 si quieres. Si estuviera haciendo una regresión lineal logarítmica en registro q = β 1 registro C + β 2 registro V + β 3 registro A , encontrarías que β 3 = 0 . Ese es el valor de β . Ninguna reorganización adicional de los términos obtendrá un resultado diferente. β . Esa es la única respuesta correcta. El tamaño del efecto de A en q , después de controlar por C y V , es cero.

¿Cuál sería la energía perdida por la batería en el proceso de carga del capacitor?
@NazmulHasanShipon Creo que "trabajo realizado" es una frase mejor que "energía perdida". Es q 2 2 C . ¿Es esta una pregunta retórica?

Tienes la fórmula en la pregunta: q = C V (que es válido para cualquier capacitor, no solo uno con una placa paralela). No hay forma de incluir ninguna dependencia adicional en el área de las placas. A , porque una vez que sabes C , y V , q ya está completamente determinado. Entonces, cuando se escribe como una función de C , V , y A , la dependencia de q ( C , V , A ) = C V en A es trivial

¿Cómo debo abordar la pregunta? ¿Señalaré C = q V como la fórmula elemental, entonces demuestre que q = C V o ¿Sería mejor abordarlo como lo hice en Mis intentos ?