Ejercicio Resuelto 004 (Capacitancia y Dieléctricos)
La figura muestra dos capacitores en serie, siendo la sección rígida central de longitud \(b\) móvil verticalmente. Demuestre que la capacitancia equivalente de la combinación en serie es independiente de la posición de la sección central.
Solución:
Datos: \( b, a \)
\[ \begin{align*}\frac{1}{C_{eq}} &= \frac{1}{C_{1}}+\frac{1}{C_{2}}\\ C_{1} &= \epsilon_{o}\,\frac{A}{x} \;,\qquad C_{2} = \epsilon_{o}\,\frac{A}{a-b-x}\\ \frac{1}{C_{1}} &+ \frac{1}{C_{2}} = \frac{1}{\epsilon_{o}\,\frac{A}{x}} + \frac{1}{\epsilon_{o}\,\frac{A}{a-b-x}} = \frac{x}{\epsilon_{o}\,A} + \frac{a-b-x}{\epsilon_{o}\,A}\\ \frac{1}{C_{1}} &+ \frac{1}{C_{2}} = \frac{x+a-b-x}{\epsilon_{o}\,A}\\ \frac{1}{C_{1}} &+ \frac{1}{C_{2}} = \frac{a-b}{\epsilon_{o}\,A}\end{align*} \]
Reemplazando en la primera ecuación.
\[ \begin{align*} C_{eq} &= \left( \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} \right)^{-1}\\ C_{eq} &= \left( \frac{a-b}{\epsilon_{o}\,A} \right)^{-1} \Longrightarrow C_{eq}=\frac{\epsilon_{o}\,A}{a-b} \end{align*} \]
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