Electridad

1. Introducción.
En los circuitos eléctricos, las resistencias son causa de pérdida de energía, y los condensadores son los almacenes de la energía del campo eléctrico. En efecto, ya se ha visto que la energía que se almacena entre las placas de un condensador plano se puede interpretar como la energía necesaria para la creación del campo eléctrico entre sus placas, e incluso se ha definidouna densidad de energía en las regiones en las que hay campo eléctrico, que es proporcional al cuadrado de dicho campo 1E. También se puede almacenar la energía en un campo magnético. Esta tarea la realizan las inducciones. Las inducciones solamente actúan sobre el circuito cuando existen corrientes variables con el tiempo, y además su actuación es inercial, oponiéndose siempre a lasvariaciones de corriente. Los circuitos eléctricos, con resistencias, condensadores e inducciones, son matemáticamente y en consecuencia en su Comportamiento, semejantes a los osciladores mecánicos amortiguados, en los que la resistencia es el elemento disipativo y hace el papel de fuerza de fricción.
2. Circuitos RC. Se denomina circuitos RC a aquellos en los que intervienen una resistencia R yun condensador de capacidad C. En estos circuitos la corriente no es estacionaria, sino que varía con el tiempo. Así ocurre cuando estando cargado inicialmente el condensador de la figura 26.37 se cierra el interruptor. Un ejemplo es el circuito de descarga del flash en la máquina fotográfica. Descarga de un condensador. En la figura 26.37 se observa un condensador con una carga inicial ±Q0sobre cada placa, conectado a una resistencia R y a un interruptor S. Para corrientes estables (constantes) el condensador actúa como un interruptor abierto. Con el circuito abierto, la diferencia de potencial entre los bornes es V0=Q0/C, donde C es la capacidad del condensador. En el instante que cerramos el circuito, la corriente que lo atraviesa será:Resuelta la paradoja de la pérdida de energía en un circuito con dos condensadores ideales
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La paradoja de los dos condensadores es un problema muy famoso en ingenieríaeléctrica, aunque quizás tú no lo conozcas. Cuando un condensador cargado se descarga a través de otro descargado se observa una pérdida de energía. ¿En qué se gasta dicha energía? Si en el circuito se introduce una resistencia o una inductancia parásita, la energía perdida se explica trivialmente. ¿Pero cómo explicarla en un circuito ideal sin elementos parásitos? Vladan Pankovic y Miodrag Krmarcreen haber encontrado la respuesta. Se convierte en trabajo mecánico para mover las cargas eléctricas a través de las placas de los condensadores del circuito. Una explicación elemental que nos ofrecen en su artículo Vladan Pankovic, Miodrag Krmar, “Definite Solution of the Two Capacitors Paradox,” ArXiv, 03 Dec. 2009.
La paradoja se muestra en la figura. Un circuito eléctrico ideal con uninterruptor y dos condensadores de capacidad C, sin ninguna resistencia o inductancia parásita en ninguno de los elementos. Inicialmente el interruptor está abierto, OFF, parte (a) de la figura, el primer condensador está cargado con una carga eléctrica Q y entre sus bornes hay una diferencia de potencial de V=Q/C, mientras el segundo condensador está descargado, sin carga eléctrica y sin diferenciade potencial entre sus bornes. La energía total del circuito es E=CV²/2=Q²/(2C). Cuando el interruptor se cierra, ON, parte (b) de la figura, el primer transistor se descarga rápidamente y carga al segundo, de tal manera que un tiempo muy corto una carga Q/2 se transfiere del primer condensador al segundo, resultando en una carga en el primero de Q/2 y una carga en el segundo de Q/2, y...