Paradoja de dos condensadores

La paradoja de dos condensadores o paradoja de condensadores es una paradoja, o experimento mental contraintuitivo, en la teoría de los circuitos eléctricos. El experimento mental se describe generalmente de la siguiente manera: dos condensadores idénticos están conectados en paralelo con un interruptor abierto entre ellos. Uno de los condensadores está cargado con un voltaje de V Me {\displaystyle V_{i}} , el otro es la descarga. Cuando el interruptor está cerrado, parte de la carga Q = C V Me {\displaystyle Q = CV_{i}} en el primer condensador fluye hacia el segundo, reduciendo el voltaje en el primero y aumentando el voltaje en el segundo. Cuando se alcanza un estado estacionario y la corriente pasa a cero, la tensión en los dos condensadores debe ser igual, ya que están conectados entre sí. Ya que ambos tienen la misma habilidad C {\displaystyle C} la carga será dividida igualmente entre los condensadores así que cada condensador tendrá una carga de Q 2 {\displaystyle {Q \ over 2}} y un voltaje de V f = Q 2 C = V Me 2 {\displaystyle V_{f} = {Q \ over 2C} = {v_{i} \ over 2}} . Al comienzo del experimento la energía inicial total W Me {\displaystyle W_{i}} en el circuito es la energía almacenada en el condensador cargado: entonces la energía final W f {\displaystyle W_{f}} es igual a la mitad de la energía inicial W Me {\displaystyle W_{i}} . ¿Dónde terminó la otra mitad de la energía inicial? .

Este es un viejo problema que ha sido ampliamente discutido en la literatura electrónica. A diferencia de otras paradojas en la ciencia, esta paradoja no se debe a la física subyacente, sino a los límites de las convenciones del "circuito ideal" utilizadas en la teoría de circuitos. La descripción especificada anteriormente no es físicamente factible si se asume que el circuito consiste en elementos de circuito ideales, como es habitual en la teoría de circuitos. Si los cables que conectan los dos condensadores, el interruptor y los condensadores mismos se idealizan como sin resistencia eléctrica o inductancia como de costumbre, cerrar el interruptor conectaría puntos de diferente voltaje con un conductor perfecto, haciendo un flujo de corriente infinito. Por lo tanto, una solución requiere que una o más de las características "ideales" de los elementos del circuito se aflojen, lo que no se especifica en la descripción anterior. La solución difiere dependiendo de cuál de las suposiciones sobre las características reales de los elementos del circuito se abandona: se han ideado varias soluciones adicionales, basadas en suposiciones más detalladas sobre las características de los componentes.

Hay varias versiones alternativas de la paradoja. Uno de ellos consiste en el circuito original con los dos condensadores inicialmente cargados con voltajes iguales y opuestos + V Me {\displaystyle + V_{i}} y − V Me {\displaystyle-V_{i}} . Otra versión equivalente es un condensador de una sola carga cortocircuitado por un conductor perfecto. En tales casos, en el estado final, toda la carga ha sido neutralizada, el voltaje final en los condensadores es cero, por lo que toda la energía inicial ha desaparecido. Las soluciones a dónde fue la energía son similares a las descritas en la sección anterior.

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Circuito abierto

Un circuito abierto es un estado de no conexión entre dos puntos: la conductancia es cero (es decir, la resistencia es infinita) y no puede pasar ninguna corrie...
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