El trabajo realizado por la batería en un capacitor es QV/2, donde V es el potencial final a través de las placas del capacitor y Q es la carga. Sé que la carga Q que se almacena en el capacitor proviene de los cables de conexión. Sin embargo, dado que
la carga positiva en una placa se reduce (suponiendo un flujo convencional) y aumenta en la otra, es conveniente suponer que la carga va directamente de una placa a la otra, ya que facilita el cálculo del trabajo realizado en las cargas.
Si decimos que alguna carga Q salió de una placa (llamemos a estos portadores de carga conjunto A) y alguna carga Q terminó en la otra placa (sea B). Ahora, dado que no es necesario que A haya pasado por la batería, Llamemos C a la carga que pasó por la batería. Si la batería no realizó trabajo en A o B, ¿por qué decimos que la energía almacenada en el capacitor proviene del TRABAJO realizado por la batería al transferir cargas de una placa a la otra? otro.
Según mi profesor, se puede suponer que este trabajo realizado por la batería es con las mismas cargas, ya que el campo eléctrico es conservativo y solo depende de los estados inicial y final del sistema.
He supuesto que las cargas A, B y C tienen la misma magnitud. Sé que distinguir entre cargos no tiene sentido, pero lo he hecho para aclarar mi pregunta.
Sé que la carga Q que se almacena en el capacitor proviene de los cables de conexión.
Para que quede claro, la carga no se almacena en un condensador. Se retira la carga de un plato y se entrega una cantidad igual al otro plato, por un cargo neto en cada uno. Lo que cuenta es la carga neta en las placas porque eso es lo que crea el campo eléctrico entre ellas.
Sin embargo, dado que la carga positiva en una placa se reduce (suponiendo un flujo convencional) y aumenta en la otra, es conveniente suponer que la carga va directamente de una placa a la otra, ya que facilita el cálculo del trabajo realizado en las cargas.
La carga no va directamente de una placa a otra. Aunque la misma carga tomada de una placa no necesariamente se mueve a través de la batería y se entrega a la otra placa, la batería tiene que suministrar energía (realizar trabajo) para que la carga se elimine de una placa y se entregue a la otra placa. , como se analiza a continuación.
Ahora, dado que no es necesario que A haya pasado por la batería, llamemos a la carga Q que pasó por la batería C. Si la batería no hizo trabajo en A o B, ¿por qué decimos que la energía almacenada en el capacitor proviene de el TRABAJO realizado por la batería al transferir cargas de una placa a la otra.
En lugar de pensar en la batería moviendo la misma carga física de una placa a la otra, piense en la batería tomando la carga por separado de una placa en una de sus terminales y entregando una cantidad igual de carga a la otra placa desde su otra terminal, y proporcionando la energía necesaria (trabajo) para hacer esto.
La batería necesita trabajar para poner carga positiva en la placa positiva desde su terminal positivo, contra las fuerzas repulsivas de la placa positiva. Y necesita trabajar para eliminar una cantidad igual de carga positiva de la placa negativa contra las fuerzas de atracción de la placa negativa. La energía necesaria para realizar este trabajo es el resultado de reacciones químicas en la batería que convierten la energía química en energía potencial eléctrica, que termina almacenada en el campo eléctrico del capacitor.
Espero que esto ayude.
Hay dos formas de pensar en esto.
El trabajo no se realiza en el capacitor. Se realiza en los portadores de carga que se empujan sobre una placa de condensador y se retiran de la otra placa.
El trabajo se realiza para generar el campo eléctrico entre las placas del condensador y la energía se almacena en el campo eléctrico.
Posiblemente la situación sea más clara si se considera la 2ª versión.
Incluso si la batería no funcionó en los portadores exactos Aque se colocaron en una de las placas del capacitor, sí funcionó en algunos portadores en el cable cerca de su terminal, que sí funcionó en algunos otros portadores a lo largo del cable, y así sucesivamente. hasta que esos transportistas en grupo Afueron empujados al plato.
De manera similar, cuando presiono el pedal del freno en mi automóvil, empujo un poco de fluido hidráulico en una manguera, que empuja otro fluido a lo largo de las líneas del freno, lo que hace que las pastillas de freno se muevan contra el disco o el tambor. Aunque mi pie no interactuó directamente con las moléculas de líquido de frenos que realmente movían las pastillas, todavía podemos decir (hablando en general) que trabajé en las pastillas para moverlas.
La energía se transfiere de la batería al condensador. El trabajo se define como una transferencia de energía. Por lo tanto, la batería realiza trabajo sobre el capacitor.
Si la carga neta en un plato es , no se necesita esfuerzo para mover la carga inicial a esa placa, por lo que el trabajo realizado es .
Después de mover algo de carga a la placa, este exceso de carga en la placa se opone a que se mueva más carga nueva, por lo que debe realizar un trabajo positivo para superar esta oposición.
En un circuito, la batería logra mover la carga de una placa a la otra. Esto significa que la batería está realizando un trabajo positivo contra el campo eléctrico de la carga neta existente en la placa.
agentes
cita con la libertad