Download ejercicios de campo eléctrico de la pau de la universidad de la rioja

EJERCICIOS DE CAMPO
ELÉCTRICO DE LA PAU DE LA
UNIVERSIDAD DE LA RIOJA
 PROBLEMAS
 Junio 2002
 Una bola de caucho de 2 g de masa está suspendida de una cuerda de 20 cm y de
masa despreciable en un campo eléctrico cuyo valor es E = 103·i N/C. Si la bola está en
equilibrio cuando la bola forma un ángulo de 15º con la vertical, ¿cuál es la carga neta
de la bola?
Sobre la bola de caucho actúan el campo eléctrico y el campo gravitatorio de la Tierra.
Las fuerzas eléctrica, gravitatoria (peso), y la tensión de la cuerda, al sumarlas deben
dar cero para que el objeto se mantenga en equilibrio. Como se aprecia en la figura, la
fuerza eléctrica debe tener el mismo sentido que el campo eléctrico, por lo tanto la carga
de la bola es positiva. El campo eléctrico es la fuerza por unidad de carga eléctrica
positiva.
Solución
 Septiembre 2002
 Calcular la fuerza que actúa sobre una carga de 1µC situada en el punto (0,4) debida a
la siguiente distribución: en (0,0) una carga Q1 = -3 µC, en (4,0) una carga Q2 = 4 µC y
en (1,1) una carga Q3 = 2 µC.
La fuerza neta que actúa sobre la carga de 1 µC situada en (0,4) es la suma de las tres
fuerzas eléctricas debidas a la interacción con Q1, Q2 y Q3.
Solución
 Junio 2003
 Un objeto que tiene una carga neta de 24 µC se coloca en un campo eléctrico
uniforme de 610 N/C dirigido verticalmente. ¿Cuál es la masa de este objeto si flota en
el campo?
Si el objeto flota es porque esta sometido a la acción del campo gravitatorio y a la
acción del campo eléctrico, pues los dos actúan verticalmente, pero con sentidos
contrarios.
Solución
 Septiembre 2003
 Dos esferas pequeñas cada una de 2 g de masa están suspendidas, desde un punto
común, por medio de cuerdas ligeras de 10 cm de largo. Se aplica en la dirección del eje
X un campo eléctrico uniforme. Si las esferas tienen cargas iguales a -5·10-8 C y 5·10-8
C, determinar el valor del campo eléctrico que permite a las esferas estar en equilibrio
con un ángulo entre los hilos de 20º.
Las esferas permanecen en equilibrio, formando un ángulo de 20º, porque la resultante
de todas las fuerzas que actúan sobre cada esfera es nula.
Como las esferas son iguales en masa y en el valor de la carga, salvo el signo, podemos
resolver el problema haciendo el estudio de fuerzas sobre una sola de las esferas. Vamos
a utilizar la carga q1:
La fuerza eléctrica sobre la carga negativa, q1, tiene sentido contrario al campo, por
tanto, de acuerdo con la figura, el campo debe tener sentido positivo. Si hubiéramos
dibujado la carga negativa a la derecha, entonces el campo tendría sentido negativo.
Solución
 Septiembre 2004
 Tres pequeñas bolas idénticas de estireno (m = 2 g) están suspendidas de un punto
fijo por medio de tres hilos no conductores, cada uno con una longitud de 50 cm y de
masa despreciable. En el equilibrio, las tres bolas forman un triángulo equilátero cuyos
lados miden 30 cm. ¿Cuál es la carga q que tiene cada bola?
?
Solución
 Junio 2005
 Dos cargas puntuales de 3·10-6 C están localizadas en los puntos (0,2) y (0,-2),
respectivamente. Otras dos cargas Q están localizadas en (4,2) y (4,-2). Sabiendo que el
campo eléctrico es el origen de coordenadas es 3·10-6 N/C , determinar el valor de Q.
Solución
 Septiembre 2005
 Dos cargas positivas e iguales están situadas en el eje y; una está situada en y = a y la
otra en y = -a. Calcular el campo y el potencial eléctrico en un punto situado sobre el eje
x y a una distancia d del origen. ¿Cómo varia el resultado si a>>d? ¿Y si d>>a?
Solución
 CUESTIONES
 Junio 2004
 Compara las direcciones de las fuerzas magnéticas y eléctricas entre dos cargas
positivas que se mueven a lo largo de trayectorias paralelas.
Solución
 Explica en que consiste el concepto de potencial electrostático en un punto. Dibuja
aproximadamente en un sistema de coordenadas el gráfico que relaciona el potencial
creado por una carga puntual positiva, eje vertical, con la distancia a dicha carga, eje
horizontal, situando dicha carga en el origen de coordenadas.
Solución
 Septiembre 2004
 Explica en que consiste el concepto de potencial electrostático en un punto. Dibuja
aproximadamente en un sistema de coordenadas el gráfico que relaciona el potencial
creado por una carga puntual positiva, eje vertical, con la distancia a dicha carga, eje
horizontal, situando dicha carga en el origen de coordenadas.
Solución