Download UNIDAD Nº 4 - IES Jovellanos

Departamento de Física y Química.
Física. 2º de Bachillerato
UNIDAD Nº 6.- LA INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
6.1.- Tres cargas puntuales se encuentran sobre el eje x, tal como indica la figura. Hallar la fuerza ejercida sobre qo
q1 = 5 C, q0 = 3 C y q2 = 10 C.
q
q
q
1
1
2
q
0
-
3
4
3+
2
q
- 3
2
q
2
5
m
6. 2.- En la figura 2, Halle la fuerza resultante sobre q2.
q
1
q
q
+
1
1
2
3
4
1
2
3
= 25 C
= 50 C
= - 10 C
( m)
figura 2
6. 3.- Hágase un estudio comparativo sobre las fuerzas electrostática y gravitatoria para el sistema protón - electrón.
-19
-10
-27
-31
9
2
2
Datos: qe = - 1.6 10 C; radio de la órbita r = 0.53 10 m; mp = 1.67 10
Kg; me = 9.11 10 Kg; K = 9 10 N m / C ;
-11
2
2
G = 6.67 10 N m / Kg .
P(4,3)
3
6. 4.- Dado el sistema de cargas de la figura determinar el valor del
campo eléctrico en el punto P. ¿ Qué fuerza se ejercería sobre una carga
de q0 = 2 mC que se sitúe en el punto P?
q
2
q
1
q
q
+
1
1
2
3
2 4
1
2
= 50 C
= - 20C
( m)
6. 5.- Sobre una carga de -2 C situada en el origen actúa una fuerza de 2 10 -3 j N. Calcule: a) el campo eléctrico en dicho
punto; b) la fuerza que actuaría sobre una carga de 4 C.
6. 6.- Sean dos cargas puntuales - q y + 4q colocadas a una distancia “d”. Razone y obtenga en qué punto de la línea
definida por las dos cargas el campo es nulo. (U. Oviedo; PAU 2001)
6.7.- Una esfera de 5 g de masa tiene una carga de - 4 C. Cuál debe ser el campo eléctrico que habríamos de aplicar para
que la esfera permanezca en reposo sin caer al suelo? ( -12250 j N/C)
6.8.
6.9.- Una bolita de corcho de 2 g de masa pende de un hilo ligero que se halla en el seno de un campo eléctrico uniforme
E = ( 4 i + 3 j ) 105 N/C. En esa situación, el ángulo que forma el hilo con la vertical es de 30º. Determine: a) la carga de la
bolita; b) la tensión del hilo. (1.97 10 -8 C; 0.016 N )
6.10.- Un campo eléctrico uniforme de intensidad E = 1i N/C. En su interior se introduce un hilo que actúa de péndulo
simple, del que suspendemos una masa de 10-5 kg con una carga de 2 10-4 C. Determinar el ángulo de inclinación del hilo
respecto a la vertical y la tensión del mismo. (63.9 º; 2.2 10 -4 N )
E
6.11.- A) ¿Si el flujo eléctrico a través de una superficie cerrada es cero, ¿pueden existir cargas en el interior de dicha
superficie?
B).- En el interior de una superficie esférica se hallan tres cargas de + 2 10-6 C, - 3 10-6 C y +5 10-6 C. ¿Qué flujo eléctrico
atraviesa la superficie esférica
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6.12.- Aplicando el teorema de Gauss, calcule el campo eléctrico producido por una carga puntual q en un punto P que está
a una determinada distancia de a carga.
6.13.- Calcular el campo eléctrico de un punto que dista 0,30 m del centro de una esfera cargada uniformemente sabiendo
que posee un diámetro de 6 10-2 m y que acumula un depósito de carga de 6.0  C. Considérese la permitividad del
medio  = 2.5 0
6.14.- A una esfera metálica hueca de 8 cm de radio se le comunica una carga de – 4 C. Calcule la intensidad del campo
eléctrico: a) Sobre la superficie de la esfera; b) En un punto interior situado a 4 cm del centro de la esfera; c) En un punto
exterior situado a 15 cm de O.
6.15.- Hallar el campo creado en un punto interior de la región comprendida entre 2 superficies planas, paralelas e
indefinidas, uniformemente cargadas con densidad de carga constante, en los siguientes supuestos: a) las dos placas son de
carga positiva; b) las dos cargas son de carga negativa; c) Una placa es positiva y la otra negativa.
a)
b)
c)
6.16.- En el espacio comprendido entre las dos placas de un condensador cargado existe un campo homogéneo E = 2 103
N/C. Determine el nº de líneas de fuerza cortarán una superficie plana de 0.2 m2 de área dispuesta: a) paralela a las placas
del condensador; b) perpendicularmente a ellas; c) Formando con ellas un ángulo de 60º.
6.17.- Calcular el nº de líneas de fuerza que atraviesan la superficie de un cuadrado de 0.50 10 -2 m de lado dispuesto en las
proximidades de una lámina rectangular metálica y paralela a ella, sabiendo que la carga eléctrica depositada en dicha
lámina es Q = 8 C y que las dimensiones son a = 0.20 m y b = 0.40 m, respectivamente.
6.18.- Sobre un hilo rectilíneo de 3 m de longitud se deposita una cantidad de carga eléctrica q = 4 10 -4 C. A) Determine la
intensidad del campo E en un punto P simétrico respecto de los extremos del hilo que dista 0.1 m de éste. B) Calcule la
fuerza que experimentaría un electrón situado en ese punto P.
6.19.- Calcule la energía potencial eléctrica del sistema de cargas de la figura:
q =2
 C
1
4m
3 m
q = - 3C
q = 2 C
3
2
6.20.- Sean dos cargas puntuales q1 = 2 10-8 C y q2 = 8 10-8 C colocadas a una distancia
de 1 m. A) Calcule el campo y el potencial eléctrico en el punto medio de ambas cargas. B) Determine si existe un punto
en el segmento que las une en el que se pueda situar una carga q0 sin que actúe ninguna fuerza sobre ella.
6.21.- Una esfera hueca de 20 cm de radio, situada en el vacío, tiene uniformemente distribuida su carga positiva de 50 nC.
Halle el potencial eléctrico en dos puntos A y B situados a 1 m y 2.5 m de su centro. Si situamos en A una carga de q0 = +5
nC ¿cuál es la energía potencial del sistema? ¿Qué trabajo hay que realizar para llevar dicha carga q0 desde A hasta B?
(450 V; 180 V; 2.25 10-6 J; 1.35 10-6 J )
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6.22.- Un electrón es introducido en un campo eléctrico uniforme de 105 V/m en dirección perpendicular al campo con una
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-1
velocidad de 10 m s . Calcule: A) La aceleración que experimenta el electrón. B) La ecuación de la trayectoria. (1.75 1016
m s-2 ; y = 8.79 107 x2 )
6.23.- Entre dos placas planas y paralelas, separadas 40 cm entre sí, con cargas iguales y de signo opuesto, existe un
campo eléctrico uniforme de 4000 N/C. Si un electrón se libera en la placa negativa, a) ¿Cuánto tiempo tarda en
chocar contra la otra placa? B) ¿qué velocidad llevará al impactar? (3.3 10-8 s; 2.3 107 m s-1)
-8
6.24.-¿Cuál es la velocidad mínima que debe tener una partícula de 10 Kg de masa y 0,5 C de carga eléctrica en el punto
M de la figura 2 para alcanzar el punto N, situado a 10 cm si se mueve paralela y en sentido contrario a un campo
5
eléctrico cuya intensidad es 10 N/C.
figura 2
E
M
v
N
5
6.27.- Un electrón que se mueve a la velocidad de 2 10 m/s, en el sentido del eje OX , penetra en un campo eléctrico
5
uniforme de intensidad E = 2 10 N/C , perpendicularmente a las líneas de fuerza del campo que actúan de arriba abajo
(figura 3.27) Calcular: a) Aceleración a que se ve sometido el electrón en el interior del campo; b) Trayectoria que
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5 2
seguiría el electrón. (Sol.: a = 3.5 10 m/s; y = 4.375 10 x )
6.28.- En la figura se han representado las superficies equipotenciales de un
campo eléctrico uniforme de 1000 N/C Hallar : a) La diferencia de potencial
entre los puntos R y O; b) El trabajo necesario para llevar una carga de 2 mC
desde el punto P hasta el punto N; c) La energía potencial eléctrica de una carga
de 3 mC situada en el punto R; d) la distancia entre los puntos P y S.
6.29.- Una partícula  (24He 2+; q = 3.2 10-19 C, m = 6.5 10-27 kg), inicialmente en reposo, es acelerada por un campo
eléctrico uniforme, E = 2 104 N/C hasta una velocidad de 5000 m s-1. Halle: A) distancia recorrida por la partícula; B) la
diferencia de potencial entre los puntos extremos del recorrido. (1.3 10 -5 m; 0.26 V) (Libro texto)
6.30.- Dos placas paralelas separadas 1 cm se cargan con cargas eléctricas iguales y opuestas, generando un campo
eléctrico vertical hacia arriba de 1000 V/m. Un electrón penetra entre las placas en una dirección perpendicular al campo y
equidistante de las placas con una velocidad de 5 10 6 m/s. Hallar; a) la desviación vertical experimentada por electrón; b) el
ángulo que se ha desviado; c) el punto en el que incidirá sobe una pantalla paralela al campo situada a 20 cm del extremo
de las placas.
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1º.- Dos esferitas de 10 g cada una, cargadas con cargas eléctricas iguales, están suspendidas en equilibrio como se muestra
en la figura 2 mediante hilos aislantes de 30 cm de longitud. Si el ángulo que forma con la vertical es de 10º, halle la carga
de cada esfera sabiendo que es la misma para ambas.
f igura 2
2.- Dos esferas de radios R1 = 90 cm y R2 = 45 cm están separadas por una distancia de 10 m y se hallan cargadas de modo
que sus superficies están a un potencial V1 = 10 V y V2 = 20 V. A) Hallar la fuerza que ejercen entre sí dichas esferas; B)
El campo eléctrico en el punto medio de la recta que une sus centros; c) La carga que quedará en cada esfera si unen con un
alambre conductor.