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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA, UNI- NORTE
Problemas tipo para suficiencia de Física II.
(Extraídos de exámenes realizados por el docente Ing. Gustavo Moreno)
A. Seleccione la respuesta correcta, anotando la justificación de su escogencia.
1. Para la configuración de cargas mostrada en la Figura 1, la fuerza eléctrica que ejerce la carga
Q3 sobre Q1 es:
a) 0.081 N j
b) – 54000 N i
c) – 810 N i
2. La intensidad del campo eléctrico en el punto P, de la Figura 1, es:
a) 2.76 X 109 N/C
b) 6.00 X 108 N/C j
c) – 6.00 X 108 N/C j
3. La energía potencial electrostática del sistema de cargas de la Figura 1 es:
a) 21.6 J
b) 35.1 J
c) 0.351 J
4. El potencial en el punto P de la Figura 1 es:
a) 1.60 X 107 V
b) 5.4 X 106 V
c) 5.2 X 106 J
5. El trabajo que debe hacer una fuerza externa para mover una carga de + 2 µC del punto P, en
la Figura 1, a un punto M donde el potencial es VM = 2.00 X 105 V es:
a) 0 (cero)
b) 31.6 J
c) – 31.6 J
6. Dentro de un recipiente metálico cerrado se encuentran dos dipolos eléctricos formados uno
por dos esferas con carga +q y – q, y el otro por dos esferas con carga +2q y – 2q. El flujo
eléctrico neto a través del recipiente es:
a) (4/ε0 ) N.m2/C
b) 0 (cero)
c) (6/ε0 ) N.m2/C
7. Se quiere construir un capacitor de placas paralelas usando dos placas metálicas de 10 cm X
20 cm, y como dieléctrico una placa de vidrio de 2 mm de espesor. Si la constante dieléctrica
del vidrio es 7.5, la capacitancia de este capacitor resultará de:
a) 6.64 F
b) 0.664 nF
c) 66.4 nF
8. En el circuito mostrado en la Figura 2, la capacitancia equivalente es:
a) 7 µF
b) 1.6 µF
c) 3.88 µF
9. La carga en el capacitor C1 de la Figura 2 es:
a) 19.2 µC
b) 24.0 µC
c) 4.8 µC
10. El voltaje a que se encuentran los capacitores C2 y C3 es:
a) 12 V
b) 6.0 V
c) 2.4 V
Figura 1: Q1 = Q3 = 3 µC; Q2 = 5 µC.
C2 = 3µF
C1 = 2µF
C3 = 8 µF
E = 12V
FIGURA Nº2
B. Seleccione la respuesta correcta, anotando la justificación de su escogencia.
11. Cuando se frota un peine de plástico contra el cabello, el peine y el cabello se atraen, pues
quedan con carga de distinto tipo. ¿La cantidad de carga presente en el sistema peinecabello es:
b) mayor, b) igual,
c) menor que la cantidad de carga presente antes del frotamiento?
12. El objeto A tiene una carga de + 2µC y el objeto B tiene una carga de + 6 µC. ¿Cuál de los
siguientes enunciados es cierto?
a) FAB = - 3 FBA
b) FAB = - FBA
c) 3 FAB = - FBA
13. Dos cuerpos cargados eléctricamente están separados una distancia ´d´; si la distancia se
duplica la fuerza eléctrica entre ellos:
a) Se duplica,
b) se reduce a la mitad, c) queda igual, d) se reduce a la cuarta parte.
14. Se lanza un electrón en dirección este-oeste en una región en la cual existe un campo
eléctrico uniforme cuya dirección es norte-sur; el electrón:
a) Se desviará hacia el norte, b) se desviará hacia el sur, c) sigue una trayectoria recta.
15. Se disponen cuatro cargas idénticas de magnitud Q en las esquinas de un cuadrado de lado
(2d). La intensidad de campo eléctrico en el centro del cuadrado es:
a) 4kQ/d2
b) 4kQ/(2d2)
c) 0 (cero)
d) 4kQ/(2d)2
16. El potencial en el centro del cuadrado del inciso (5) es:
a) 0 (cero) b) 4kQ/(2d) c) 4kQ/d d) 4kQ/[(√2)d]
17. Dentro de un recipiente metálico cerrado se encuentran dos dipolos eléctricos formados uno
por dos esferas con carga +q y – q, y el otro por dos esferas con carga +2q y – 2q. El flujo
eléctrico neto a través del recipiente es:
b) (4/ε0 ) N.m2/C
b) 0 (cero)
c) (6/ε0 ) N.m2/C
C. Analice y responda.
1. Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon. Cuando se colocan próximas entre sí
tienden a atraerse. Con base sólo en esta información, analice los modos posibles en que
podrían estar cargadas las esferas. ¿Es posible que, luego de tocarse, las esferas
permanezcan adheridas una a la otra? Explique.
2. Un globo se carga negativamente por frotamiento y después se adhiere a una pared.
¿Esto significa que la pared está cargada positivamente? ¿Por qué después de cierto
tiempo se cae el globo?
3. Una ligera esfera metálica descargada que está suspendida de un hilo es atraída hacia una
barra de caucho cargada. Después de tocar la barra ésta repele a la esfera. Explique.
4. Explique qué sucede con la magnitud del campo eléctrico de una carga puntual en un
punto P si la distancia del punto hasta la carga tiende a cero.
5. Una carga negativa se pone en una región del espacio donde el campo eléctrico está
dirigido verticalmente hacia arriba. ¿Cuál es la dirección de la fuerza eléctrica
experimentada por esta carga?
6. Considere dos cargas puntuales iguales separadas cierta distancia ´d´. ¿En qué punto
(aparte del infinito), una tercera carga de prueba no experimentaría una fuerza neta?
7. ¿Por qué es más difícil cargar un objeto por frotamiento en un día húmedo que en un día
seco?
8. Los electrones libres de un metal experimentan atracción gravitatoria hacia la Tierra.
¿Por qué, entonces, no se depositan todos en el fondo del conductor, como un sedimento
que se asienta en el fondo de un río?
D. Resuelva.
1. Para la configuración de cargas mostrada en la Figura 1, encuentre:
a) la fuerza eléctrica que ejercen cada una de las cargas sobre las otras.
b) La intensidad de campo eléctrico en un punto situado 0.5 cm a la derecha de la carga
Q3.
2. Dos cargas puntuales de 2.00 µC se localizan sobre el eje X. una está en X = 1.00 m y la
otra en X = - 1.00 m. a) Determine el campo eléctrico sobre el eje Y en Y = 0.500 m. b)
calcule la fuerza eléctrica sobre una carga de – 3.00 µC situada en el eje Y en Y = 0.500 m.
3. Tres cargas puntuales están ordenadas como se muestra en la Figura 2. A) encuentre el
vector de campo eléctrico que crean en el origen de manera conjunta las cargas de 6.00
nC y – 3.00 nC. B) encuentre el vector fuerza sobre la carga de 5.00 nC.
Figura 1: Q1 = Q3 = 3 µC; Q2 = 5 µC.
Figura 2.
E. Analice y responda.
1. Un par de capacitores se conectan en paralelo mientras un par idéntico se conecta en serie.
¿Qué par sería más peligroso de manejar después de haberse conectado a la misma fuente de
voltaje? Explique.
2. Si a usted le dan tres capacitores diferentes C1 , C2 , C3 , ¿cuántas combinaciones diferentes de
capacitancia puede usted producir?
3. ¿Usted carga un capacitor de placas paralelas, lo quita de la batería y evita que los alambres
conectados a las placas se toquen entre sí. Cuando usted separa las placas, ¿las siguientes
cantidades se incrementan, disminuyen o permanecen iguales?: a) capacitancia; b) carga; c) la
intensidad de campo eléctrico entre las placas; d) diferencia de potencial; e) energía
almacenada en el capacitor.
4. Responda los cuestionamientos de la pregunta anterior, pero ahora considere que la batería
permanece conectada mientras usted separa las placas.
5. Si la diferencia de potencial a través de un capacitor se duplica, ¿en qué factor cambia la
energía almacenada?
6. ¿Por qué es peligroso tocar las terminales de un capacitor de alto voltaje incluso después de
que el voltaje aplicado se ha eliminado? ¿qué puede hacerse para lograr que un capacitor se
maneje con seguridad después que se ha quitado la fuente de voltaje?
7. Un capacitor de placas paralelas completamente cargado permanece conectado a una batería
mientras usted desliza un dieléctrico entre las placas. ¿Las siguientes cantidades se
incrementan, disminuyen o permanecen iguales?: a) C; b) Q; c) E; d) VAB ; e) U (energía
potencial eléctrica).
F. Resuelva.
1. Un Farad es una unidad muy grande de capacitancia. Calcule la longitud de un lado de un
capacitor cuadrado lleno de aire que tiene una separación de placa de 10 cm. Suponga que
tiene una capacitancia de 1 F.
2. Un capacitor lleno de aire está compuesto de dos placas paralelas, cada una con un área de
7.60 cm 2 , separadas una distancia de 1.80 m. Si se aplica una diferencia de potencial de 20.0
V a estas placas, calcule a) el campo eléctrico entre las mismas, b) la densidad de carga
superficial, c) la capacitancia y d) la carga sobre cada placa.
3. Un grupo de capacitores idénticos se conectan primero en serie y después en paralelo. La
capacitancia combinada en paralelo es 100 veces mayor que la correspondiente a la conexión
en serie. ¿Cuántos capacitores están en el grupo?
4. Cuando se aplica un diferencia de potencial de 150 volts a las placas de un capacitor de placas
paralelas, las placas tienen una densidad de carga superficial de 30.0 nC/m2. ¿Cuál es el
espaciamiento entre las placas?
5. Se desea fabricar un capacitor de placas paralelas con capacitancia de 2.0 nF, utilizando mica
(K = 5) como dieléctrico, de modo que pueda soportar una diferencia de potencial máxima de
3000 V; la rigidez dieléctrica de la mica es de 200 MV/m. ¿Cuál es el área mínima que
pueden tener las placas del capacitor?
6. Dos capacitores C1 = 5.00 µF y C2 = 12.0 µF están conectados en paralelo, y la combinación
resultante está conectada a una batería de 9.00 V. a) ¿Cuál es el valor de la capacitancia
equivalente?; b) ¿cuál es la diferencia de potencial a través de cada capacitor?, c) ¿cuál es la
carga almacenada en cada capacitor?; d) ¿cuál es la energía almacenada en la combinación?
7. Resuelva el problema 6, pero conectando los capacitores en serie.
8. Cuatro capacitores se conectan como se muestra en la Figura 1; a) encuentre la capacitancia
equivalente entres los puntos a y b; b) calcule la carga en cada capacitor si Vab = 15.0 V.
9. Evalúe la capacitancia equivalente de la configuración mostrada en la Figura 2. Todos los
capacitores son idénticos y cada uno tiene una capacitancia C.
C1 = 15.0 µF, C2 = 3.00 µF,
C3 = 6.00 µF, C4 = 20.0 µF.
10. Las dos placas paralelas de un capacitor tienen una separación de 4 mm y el área de cada una
de ellas es de 0.03 m2 . El dieléctrico es vidrio (K = 7.5) y el voltaje de las placas es de 800 V.
¿Cuál es la carga en cada placa y cuál es la intensidad de campo eléctrico entre las placas?
11. Considere el circuito mostrado en la Figura 3 donde C1 = 6.00 µF y C2 = 3.00 µF. El capacitor
C1 se carga primero cerrando el interruptor S1. Luego se abre S1 y se cierra S2, conectando el
capacitor descargado C2 a C1. Calcule la carga inicial adquirida por C1 y la carga final en cada
uno.
12. Se tienen tres capacitores tales que C1 = 1.5 µF, C2 = 2.0 µF, C3 = 3.0 µF. determinar la carga y la
diferencia de potencial en cada capacitor cuando se conectan a una fuente de voltaje de 20.0 V, a) en
serie y b) en paralelo.
G. RESUELVA.
1. Calcule el valor de la resistencia equivalente del circuito de la Figura 1.
¿Qué tensión total hay que aplicarle para que circule una intensidad total de 4 A?
2. Determine la resistencia equivalente del circuito mostrado en la Figura 2. ¿Qué tensión
soportarán R1 y R2 al aplicar 200 volts al circuito?
3. Para el circuito mostrado en la Figura 3, calcule la intensidad de cada rama del circuito.
4. Un circuito RLC en serie se elabora usando una R = 50Ω, una L = 80 mH y una C = 5
µF. Calcule:
4.1 La impedancia.
4.2 La corriente efectiva si se conecta el circuito a una fem de 120 V y 60 Hz.
4.3 La corriente máxima.
4.4 El factor de potencia.
4.5 La potencia consumida.
4.6 La frecuencia de resonancia.