Campo electrico

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Campo electrico

  1. 1. Física 2º de Bachillerato. Problemas de Campo Eléctrico. 1.- Explica por qué los cuerpos cargados con cargas de distinto signo se atraen, mientras que si las cargas son del mismo signo, se repelen. 2.- Explica las semejanzas y las diferencias entre los campos gravitatorio y eléctrico. 3.- En una región del espacio, la intensidad del campo eléctrico es nula. ¿Debe ser nulo también el potencial eléctrico? 4.- Dos cargas A y B, separadas 3 cm., se atraen con una fuerza de 4. 10-5 N. ¿Cuál es la fuerza entre A y B si se separan 9 cm.? R = 4,4. 10-6 N. 5.- Sean dos cargas puntuales Q1 =-q y Q2 =+4q colocadas a una distancia d. Razonar y obtener en qué punto de la línea definida por las dos cargas el campo es nulo? (1 punto) R = d/2 de Q1 6.- Sean dos cargas puntuales a las que se mantiene en reposo y separadas una distancia dada. Si el potencial en los puntos del espacio que equidistan de las dos cargas es nulo, a) Qué se puede afirmar acerca de las cargas? ( razonarlo utilizando el concepto de potencial y el principio de superposición) b) Dibujar las líneas del campo eléctrico y las superficies equipotenciales 7.- Un campo eléctrico uniforme cuya intensidad de campo vale E = 200 N.C -1 está dispuesto horizontalmente en la dirección del eje OX. Se deja en libertad en el origen, y partiendo del reposo, una carga puntual de Q = 3µC y m = 0,12 g. Calcula: a) La energía cinética de la carga en x = 4 m. R = 1,15. 10-2J. b) La variación de energía potencial en el mismo recorrido. R = -1,15. 10-2J. c) El desplazamiento vertical experimentado por la partícula. R = 7,78 m d) La diferencia de potencial eléctrico entre la posición inicial y final de la partícula R = 800 V Nota: La partícula se mueve bajo la acción de los campos gravitatorio y eléctrico . 8.- Una carga puntual de valor nq se coloca en el origen de coordenadas, mientras que otra carga de valor -q se coloca sobre el eje X a una distancia d del origen. a) Calcular las coordenadas del punto donde el campo eléctrico es nulo si n = 4 ¿cuánto valdrá el potencial electrostático en ese punto? (1,5 puntos) b) Calcular las coordenadas del punto donde el campo eléctrico es nulo si n = 1/4. ¿Cuánto valdrá el potencial electrostático en ese punto? (1,5 puntos) Campo eléctrico 1/4
  2. 2. 9.- Sean dos láminas conductoras planas A y B, paralelas entre sí y separadas una distancia d, que es pequeña comparada con la extensión superficial de las láminas. Se establece una diferencia de potencial eléctrico entre las láminas de forma que VA sea mayor que VB a) Dibujar las líneas del campo eléctrico y las superficies equipotenciales. b) Si en el espacio comprendido entre las láminas, y equidistante de ambas, se introduce una partícula de masa 10 g y carga -2.10-1 C. calcula la diferencia de potencial que es necesario aplicar a las láminas para que la partícula cargada se mantenga en reposo, si suponemos que d = 1cm ( Nota: considerar la partícula puntual). 10.- Una carga positiva, q1= 8.10-9 C está fija en el origen de coordenadas, mientras que otra carga q 2 = -10-9 C, se halla, también fija, en el punto (3,0), estando todas las coordenadas expresadas en m. Determine: a) Campo eléctrico, debido a ambas cargas, en el punto A(4, 0). (1,5 puntos) b) Trabajo que las fuerzas del campo realizan para desplazar una carga puntual q= -2.10 -9 C, desde A hasta el punto B(0, 4). Comente el resultado que obtenga. (1,5 puntos) Nota: Es imprescindible la confección de esquemas o diagramas. 11.- Se tiene un campo eléctrico uniforme cuya E = 10 N.C-1 dirigido verticalmente hacia abajo. Se lanza horizontalmente un electrón (qe = 1,6.10-19 C y m = 9,1 10-31 kg) en el interior del campo con una velocidad inicial de 2000 m.s-1 Calcula: a) La aceleración del electrón. b) La velocidad del electrón en cualquier instante. c) La ecuación de la trayectoria. 12.- En cada uno de los vértices de la base de un triángulo equilátero de 3 m de lado, hay una carga de 10 µC. Calcula la intensidad del campo eléctrico y el potencial creado en el tercer vértice, considerando que dichas cargas están en el vacío. 13.- A cierta distancia de una carga puntual el potencial es 600 y. y el campo eléctrico es 200 N/C. a) ¿Cuál es la distancia a la carga puntual? b) ¿Cuál es el valor de la carga? 14.- Se tiene una carga de +10-2 C en el origen de coordenadas. Se pide: a) Los potenciales que la carga crea en los puntos A(-2,4) y B(4, -5). b) El trabajo realizado al trasladar desde A a B otra carga de 10 C. (Vacío y coordenadas en metros) 15.- ¿Cuántas veces es mayor la atracción electrostática que la gravitatoria entre el protón y el electrón de un átomo de hidrógeno? Masa protón = 1,67.10-27 kg 16.- Determínese la intensidad de un campo eléctrico horizontal, el cual, a un péndulo de 80 cm de longitud, del que pende una carga de 2.10-3 C. y masa = 40 g le produce una desviación con respecto a la vertical de 30º. Campo eléctrico 2/4
  3. 3. 17.- Una carga de +6 microcul. se encuentra en el origen de coordenadas. a) Cuál es el potencial a una distancia de 4 m? b) Qué trabajo tenemos que hacer para traer otra carga de + 2 microcul. desde el infinito a esa distancia? ¿Cuál será la energía potencial de esa carga en dicha posición? 18.- Obtener la posición del punto próximo a dos cargas puntuales de +1,67 µC y -0,60µC, separadas 400 mm, en el que una tercera carga no estaría sometida a fuerza alguna. P 19.- Determinar el campo y el potencial eléctricos en el punto P del triángulo rectángulo de la figura y calcular el trabajo necesario para transportar una carga de -3 C desde el -4C punto P hasta el punto medio de la hipotenusa 4m 3m 2C 20.- Calcúlese la intensidad del campo eléctrico en el centro de un triángulo equilátero de lado m, en cuyos vértices inferiores existen cargas de +2 C y en el superior una carga de 4 C. 3 21.- Dos esferas puntuales e iguales están suspendidas mediante hilos inextensibles y de masas despreciables de un metro de longitud cada uno, de un mismo punto. Determina la carga eléctrica de cada esfera para que el hilo forme un ángulo de 30º con la vertical. Masa esfera = 10 g. g = 10 m/s 2. 22.- Se construye un péndulo con una esfera metálica, de masa 10 mg, colgada de un hilo de 1 m de longitud. Se carga la esfera con 10 µC y se la hace oscilar en un campo eléctrico de 5,8 V.m-1, dirigido verticalmente hacia arriba. Calcula el periodo del péndulo. ¿Qué ocurriría si el campo estuviera dirigido hacia abajo? 23.- Se tiene un péndulo que consta de una esferita de dimensiones despreciables cargada con una carga de valor desconocido y cuya masa es de 20 g, que cuelga de un hilo de 1m de longitud. Para averiguar el valor de su carga se la coloca en las proximidades de una placa plana, de gran superficie, uniformemente cargada con una densidad σ = 1 µC. m-2. Se observa entonces que el péndulo se coloca formando 45º con la vertical. Calcula la carga de la esferita. 24.- Tres pequeñas esferas metálicas provistas de un orificio central se engarzan en un hilo de fibra aislante. Las dos esferas de los extremos se fijan a la fibra separadas una distancia d = 50 cm., mientras que la intermedia puede desplazarse libremente entre ambas a lo largo del hilo. La masa de las esferas es m = 30 g. y su carga q = 1µC. • Calcula la posición de equilibrio de la esfera intermedia en el caso de que la fibra se coloque horizontalmente. • Si colocamos el hilo de forma que forme un ángulo α > 0 con la horizontal, se observa que la esfera intermedia se coloca a una distancia d/3 de la inferior tal como indica la figura. Calcula el valor del ángulo. Campo eléctrico 3/4
  4. 4. 25.- En los extremos de dos hilos de peso despreciable y longitud l =1m están sujetas dos pequeñas esferas de masa m = 10 g y carga q. Los hilos forman un ángulo de 30° con la vertical. a) Dibuje el diagrama de las fuerzas que actúan sobre las esferas y determine el valor de la carga q (2 puntos). b) Si se duplica el valor de las cargas, pasando a valer 2q, ¿qué valor deben tener las masas para que no se modifique el ángulo de equilibrio de 30º? (1 punto). Campo eléctrico 4/4 O 30° q, m q, m

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