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Capacitores en serie y en paralelo

Combina de dos a cuatro capacitores y compara capacitancia equivalente, voltaje, carga y energía almacenada en cada uno.

Mesa de trabajo / Modelo idealEn tu navegador
01 / Ajusta las entradas

Las barras de rango amplio usan escala logarítmica. El cero, cuando se admite, tiene su propia posición. Escribe un número para usar un valor exacto.

De 0 a 48 V. Todos parten descargados.

De 1 pF a 100 000 µF.

De 1 pF a 100 000 µF.

Prueba un ejemplo

+VsC1C2Una trayectoria

C1…C4 se identifican por su etiqueta, sin depender del color. El esquema cambia con la conexión y el número de elementos.

Capacitancia equivalente6.66667 µF
Carga de la fuente80 µC
Energía almacenada480 µJ
  • C1: 10 µF · 8 V · 80 µC · 320 µJ
  • C2: 20 µF · 4 V · 80 µC · 160 µJ

En serie, los dos capacitores tienen la misma magnitud de carga.

Ceq = 1 / (1/10 + 1/20) = 6.66667 µF. Q = Ceq × 12 = 80 µC. U = ½ Ceq × 12² = 480 µJ.

Úsala en tu clase

Comparte este ejercicio con sus valores actuales. El enlace lleva únicamente números y opciones del modelo; no añadas nombres ni correos.

El código incluye un enlace de texto a la explicación completa, fuera del recuadro. La animación se abre pausada. Ajusta la altura del iframe si tu plataforma lo necesita.

La misma pareja, dos comportamientos

Conecta 10 µF y 20 µF en serie a 12 V. La equivalente es 6.66667 µF: menor que cualquiera de las dos. La fuente desplaza Q = 6.66667 × 12 = 80 µC. Esa magnitud aparece en cada capacitor: V1 = 80/10 = 8 V y V2 = 80/20 = 4 V.

La energía de C1 es ½ × 10 × 8² = 320 µJ; la de C2, ½ × 20 × 4² = 160 µJ. Sumadas dan 480 µJ. No son 160 µC tomados de la fuente: sumar las cargas de los dos elementos en serie cuenta dos veces el mismo desplazamiento.

Al pasar al modelo paralelo, ambos reciben 12 V: Ceq = 30 µF, Q = 360 µC y U = 2160 µJ. Cambiar el selector recalcula otra configuración desde su estado inicial; no simula mover cables entre capacitores ya cargados.

Serie: se suman recíprocos; paralelo: se suman capacitancias

Serie: 1/Ceq = 1/C1 + … + 1/Cn
Paralelo: Ceq = C1 + … + Cn
Qfuente = Ceq Vs
Serie: Qi = Qfuente; Vi = Qi/Ci
Paralelo: Vi = Vs; Qi = Ci Vs
Ui = ½ Ci Vi²; Utotal = ½ Ceq Vs²

Primero convierte todas las capacitancias a faradios, resuelve Ceq y calcula Q. Después reparte voltaje o carga según la conexión. La interfaz muestra µF, µC y µJ para facilitar la comparación; los selectores conservan la cantidad física al cambiar unidades.

Condiciones iniciales que no puedes omitir

Dos a cuatro capacitores positivos de 1 pF a 100 000 µF, alimentación de 0 a 48 V. Se supone que inicialmente están descargados y que los nodos flotantes de la serie no tienen carga neta. No se modela el transitorio de conexión: aquí se calcula el estado electrostático final.

Se omiten fugas, resistencia interna, tolerancia, temperatura, polaridad y voltaje nominal. En una serie real, las fugas pueden cambiar el reparto con el tiempo. Esta herramienta no sirve para escoger un voltaje nominal sumando los de los componentes, ni para conectar capacitores cargados directamente entre sí.

La energía mostrada es la almacenada. No incluye la que se disipa durante la carga en cables, resistencias o en la fuente.

Errores frecuentes

  • Sumar capacitancias en serie como si fueran resistencias.
  • Dar el mismo voltaje a capacitores desiguales en serie: el menor recibe más.
  • Confundir la carga de una placa, en magnitud, con la carga neta total del capacitor.
  • Suponer que «ideal» significa que se puede superar el voltaje nominal real.

Guía corta: mantén una sola variable

  1. Observa la pareja inicial de 10 y 20 µF en serie y predice cuál recibe más voltaje.
  2. Duplica solo C1 a 20 µF. Los voltajes ahora son iguales: 6 V cada uno.
  3. Prueba cuatro iguales de 10 µF: la equivalente es 2.5 µF y cada uno recibe 3 V.
  4. Cambia a paralelo sin cambiar capacitancias: la equivalente sube a 40 µF.

Compruébalo tú

Dos capacitores de 100 µF en serie a 10 V: ¿qué carga y energía hay?

Ceq = 50 µF, Q = 500 µC, 5 V en cada uno. Utotal = 2500 µJ = 2.5 mJ.

¿Qué ocurre si la alimentación baja a cero?

En este modelo que parte descargado, todos los voltajes, cargas y energías son cero. Ceq conserva su valor, porque depende de los componentes y la conexión.