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DEPARTAMENTO DE FISICA (4ºBTO)
Electrostática y Campo Eléctrico
Electrostática
Introducción
Cuando se frota un tejido de lana con algo de plástico, este puede levantar pedazos de papel, cabellos,
etc. Los griegos notaron hace siglos, la aparición de estas fuerzas.
Si hay una fuerza algo debe causarla, ese algo es lo que llamamos carga eléctrica, es decir la
carga se convierte en la entidad física que produce tal fuerza
La conocemos mas por lo que hace que por lo que es.
Cuestionario
1) ¿Qué dice la ley de Coulomb?
2) ¿Cómo es el sentido de la fuerza
que aparece entre dos cargas
eléctricas?
3) ¿Puede ser que un cuerpo tenga
cargas y esté en estado neutro?
4) ¿En qué difiere la carga eléctrica
de los protones de las de los
electrones?
5) ¿Qué significa decir que la carga
se conserva?
6) En cada situación indicar si el cuerpo está cargado negativa o
positivamente:
a) Un cuerpo tiene exceso de electrones
b) Un cuerpo tiene defecto de protones
c) Un cuerpo tiene defecto de electrones
d) Un cuerpo tiene exceso de protones
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Ejercicios
Datos Útiles:
Masa del electrón = 9,1 10-31 kg
Carga del electrón = -1,6 10-19 C
7) A qué distancia se deben separar 2 cargas de igual valor 310-5 C, pero de distinto signo, para que
la fuerza de interacción sea de 2N ?
a) Si una de las cargas tiene una masa de 0,5 kg mientras que la otra una de 1,2 kg cuál será la
aceleración inicial de cada carga?
b) A medida que se acerquen ¿qué ocurrirá con la fuerza de interacción?
c) A medida que se acerquen ¿qué ocurrirá con la aceleración de cada carga?
d) Al moverse, las cargas describen un MRUV? Justificar la respuesta
8) Si Q1  Q2¿Es la fuerza que actúa sobre Q1 mayor que la que actúa sobre Q2? ¿Son pares de
acción y reacción?
9) Se tienen a Q1 = 210-6C y a Q2 = -310-6C ubicadas a una distancia de 50 milímetros
a) Hallar la fuerza de interacción
b) Si la distancia aumenta al doble que ocurrirá con la fuerza de interacción?
c) Si la distancia aumenta al triple que ocurrirá con la fuerza de interacción?
d) Si la distancia aumenta al cuádruple que ocurrirá con la fuerza de interacción?
10) A partir de los valores obtenidos en el ejercicio anterior grafica, cómo varía la fuerza eléctrica con
la distancia entre las cargas?
11) Una masa de 1,3 kg tiene una carga Q2 de 910-4C. Calcular el valor
Q1, para que Q2 quede suspendida en el aire a una altura de 20cm
Q2
20cm
Q1
12) En A se coloca una carga Q1= 310-4C en B una Q2 = -610-4C y en C una Q3= 410-4C
a) Esquematizar las fuerzas sobre cada carga
b) Hallar la fuerza total sobre Q1
A
B
3m
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C
2m
2
13) Sea la intensidad de la fuerza entre 2 cargas puntuales separadas a una
distancia d. ¿Cuál de los graficas de la figura representará mejor la fuerza
en función de la distancia?
F
F
F
d
Gráfico A
F
d
Gráfico B
Q
d
F
d
Gráfico C
Q
d
d
Gráfico D
Gráfico E
14) Dos cargas eléctricas de igual signo interactúan entre sí. Si la carga q1 es tres veces mayor que la
carga q2 indicar cuál de los esquemas representa mejor la situación y por qué:
Q1
Q2
Q1
a)
Q1
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b)
Q2
c)
Q2
Q1
Q2
d)
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Campo Eléctrico
Preguntas
Para contestar las siguientes preguntas te sugerimos leer el libro Física Conceptual de Paul Hewitt.
1) ¿Qué es el campo eléctrico?
2) ¿Cómo se define la intensidad o magnitud de un campo eléctrico? ¿En qué unidades se expresa?
3) ¿Cómo se define la dirección de un campo eléctrico?
4) Dibujar en cada caso, las líneas de campo eléctrico
Caso A
Caso B
-
+
Caso D
Caso C
+
-
+
+
5) ¿Cómo se relaciona la proximidad de las líneas con la intensidad?
6) En el dibujo se representa una linea de campo electrico y en cada uno de los puntos indicados se
esquematizo el campo Con un vector(flecha).
Indicar que vectores están bien trazados
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7) En cada uno de los casos esquematizar con un vector el campo
eléctrico en los puntos A; B; y C
•A
Una carga puntual
positiva
C
1.
A
•
Una carga puntual
negativa
B
•C
B
Dos cargas Puntuales de
diferente signo
C
A
B
C
B
A
Placas paralelas cargados con
diferentes polaridades.
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Dos cargas Puntuales de igual
signo
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
∙A
∙B
∙C
-
5
7 Bis) La figura representa las líneas de un campo eléctrico generado por dos barras cargadas
eléctricamente con diferente signo. Entre ellas se encuentra ubicado un anillo de cobre.
8)
a) ¿Cuál es la dirección de las
+
líneas de campo?
+
b) ¿Como se distribuyen las
+
cargas en el anillo metálico?
+
c)
Por qué no hay líneas de
+
campo en el interior del
+
anillo?
+
d)
¿Cuánto vale el campo
+
dentro del anillo?
+
+
+
+
+
+
+
-Se sabe que en un punto del espacio el campo electrico es de 200N/C como se muestra en la figura
a) Calcular y esquematizar la fuerza sobre una carga de +3C colocada en dicho punto
b) Calcular y esquematizar la fuerza sobre una carga de -4C colocada en dicho punto
Pregunta a)
Pregunta b)
E=200N/C
E=200N/C
9) Una carga de +2 C situada en un punto P, dentro de un campo eléctrico, experimenta una fuerza
810-4 N.
a) ¿Cuál es la intensidad del campo en el punto P?
F
+
b) Si la carga que genera el campo fuese positiva ¿Dónde
Carga ubicada en
estaría ubicada?
Q=2 C
el punto “P”
10) ¿Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza que actuaría sobre un
electrón si estuviera situado en el punto P del ejercicio anterior?
11) Se sabe que en el punto A el campo eléctrico apunta hacia arriba (como se muestra en la figura) y
su valor es de 30 N/C .En dicho punto se coloca un cuerpo de 3kg de
masa con una carga de –2C . Se pide:
E=30N/C
a) Esquematizar las fuerzas que actúan sobre el cuerpo ( el peso y la
A
fuerza eléctrica)
b) Indicar para dónde se moverá y con que aceleración lo hará
c) Si en A se coloca una carga de +5C ¿Cuánto valdrá el campo en
dicho punto?
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12) Una carga de +2 C situada en un punto P, dentro de un campo eléctrico, experimenta una fuerza
810-4 N. Se sabe que la carga generadora del campo es negativa y esta ubicada a una distancia de
3m del punto P.
a) ¿Cuál es la intensidad del campo en el punto P?
F
Esquematizarlo
+
b) ¿Cuál será el valor de la carga generadora? Esquematizarla.
Carga ubicada en
Q
c) Si se saca la carga del ubicada en P ¿desaparecerá el campo?
el punto “P”
d) Si en P cambio la carga por otra de 610-5C ¿Cuánto valdrá el
campo en dicho punto?
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
13) Entre la placa positiva y negativa se genera un campo eléctrico uniforme de
2104 N/C
a) Equematizar las líneas de campo eléctrico indicando la direccion del
campo
b) Si se coloca un electrón (carga eléctrica negativa), Indicar la fuerza que
actuara sobre éste
c) ¿Para qué lado se moverá y con que aceleración?
d) ¿Qué tipo de movimiento describirá el electrón?
14) Un haz de partículas constituidos por protones, neutrones y electrones,
penetra en un campo uniforme formado por dos placas electrizadas. Se
observa que el haz se divide en tres como se indica en la figura.
a) ¿Cuál de las partículas citadas constituye el haz A, el B y el C?
b) ¿Por qué la curvatura del A es más acentuada que el C?
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
q
A
B
C
-
15) En el interior de un tubo de ciertos televisores, dos pares de placas
metálicas, cargadas electricamente con cargas de signos opuestos, desvian el haz de electrones que
incidirán en la pantalla. En la figura se muestra una situación en que las placas están descargadas.
Para que el haz sea desviado hacia la zona sombreada de la pantalla, los signos de las cargas en las
placas horizontales, H1 y H2 y en las placas verticales, V1 y V2 deben ser:
a)
b)
c)
d)
e)
Zona
Sombreada
H1 +; H2-: V1-; V2+
H1 -; H2+: V1-; V2+
H1 +; H2-: V1+; V2H1 -; H2+: V1+; V2H1 +; H2-: V1 nula; V2 nula
Placas Verticales
Placas Horizontales
Pantalla
V1
Haz de electrones
H1
V2
H2
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Comentarios Ayudas y respuestas
Electrostática
Cuestionario
Las respuestas están en el libro
Ejercicios
7) D = 2m
a) Será a1=4m/s2 y a2=1,6 m/s2
b) A medida que se acerquen como la distancia disminuye la fuerza aumentará
c) A medida que se acerquen como la distancia disminuye la fuerza aumentará y la aceleración
también aumentará
d) Recordar que MRUV es cuando la aceleración es constante ¿La aceleración es constante?
8) Efectivamente son pares de acción y reacción
9)
a) F=21,6 N
b) La fuerza disminuye 4 veces
c) La fuerza disminuye 9 veces
d) La fuerza disminuye 16 veces
10) Es uno de los gráficos del ejercicio 15
11) Q=6,410-8C
12) 136,8N
13) Gráfico C
14) b) No importa el valor de las cargas las fuerzas son iguales
Campo Eléctrico
Ejercicios
8) a) F = 6000N
b) F = 12000N
9) a) E=400N/C
b) Si la carga generadora del campo fuese positiva estaría ubicada a la izquierda de Q
11) b) Se moverá hacia abajo con una aceleración de 30m/s2
c) No importa el valor de la carga colocada en A el campo seguirá valiendo lo mismo (30N/C)
12) a)E=400N/C. No te olvides de esquematizar indicando claramente la dirección
b)Q=410-7C
c)No. El campo no depende de la carga colocada en P sino de la generadora “Q”
d)Valen los mismos 400N/C, recordá que el valor del campo depende de la carga generadora y NO
de la carga colocada en P
13) c) Se moverá hacia la izquierda
d) Como el campo es constante la fuerza también lo será, es decir se moverá con aceleración
constante (MRUV)
14) El A son electrones el B neutrones y el C protones., como la carga del protón y del electrón es igual
las fuerzas también lo serán, pero como la masa del electrón es mucho menor sufrirá una
aceleración mayor hacia la placa.
15) d
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