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UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA
ELECTROMAGNETISMO EN ESTADO
SÓLIDO
RESOLUCIÓN DE GUÍA DE PROBLEMAS
UNIDAD I.
CONTENIDOS: Estructura de la materia y su relación con las propiedades eléctricas.
Moléculas, átomos e iones. Núcleo y nube electrónica. Niveles de energía. Portadores
de carga. Modelo de conducción eléctrica del enlace covalente
Estado sólido. Características y propiedades. Estructuras cristalinas.
GRUPO V
Damian Rosso
Edith Cisneros
Ricardo Krasnov
Carlos Alejandro
Matias Antón
Bruno Ferrero
Gabriel Zlotogora
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
2] Se electrifica una barra de plástico frotándola con lana. ¿Se habrá cargado también la
lana? ¿Qué principio fundamental está asociado con este proceso?
Se sabe que al frotar 2 cosas los electrones de uno de los objetos pasan al otro objeto
(electrones cargas negativas). Entonces al frotar una barra de plástico con lana, uno de los
cuerpos pierde electrones y queda cargado positivamente, mientras que el otro cuerpo gana
electrones y queda cargado negativamente, es decir, Ambos cuerpos se cargan y presentan la
misma cantidad de carga neta (la de los electrones transferidos) pero de signo distinto. Este
Esta frase es ambigua y
confusa. Macroscópicamente es la separación de las cargas la que genera un
campo eléctrico.
proceso se da por la existencia de un campo eléctrico.
4] En todos los puntos de cierta región del espacio se encuentra que se cumple lo siguiente:
Una carga positiva de 10 µC recibe una fuerza hacia arriba de 50 N y una carga negativa de 6
µC recibe una fuerza hacia abajo de 30 N.
50 N
+10uC
-6uC
30N
a)¿Qué conclusiones podrían sacarse sobre la existencia, o no, en dicha región de un campo
eléctrico y qué características tendría?
Existe un campo eléctrico y la intensidad del mismo se puede calcular de la siguiente manera:
E = F/q = -30N/-6uC = 5N/10uC = 5N/uC= 5.106 V/m
El valor de la intensidad es el mismo en cualquier punto del campo.
b)¿Qué trabajo habría que realizar sobre la primer carga para:
b1) Impedir que sea desplazada por la fuerza actuante.
El desplazamiento de una carga dentro de un campo eléctrico, implica la realización de un
trabajo por la carga, o sobre la carga. Es decir; L = F.d , si no hay desplazamiento d = 0
entonces L = 0.
b.2) Desplazarla 2 m hacia abajo.
El trabajo que habría que realizar seria:
L = F.d = 50N . -2m = -100Nm = -100 J
O bien conociendo la intensidad del campo eléctrico, y sabiendo que:
L = Epotencial = V.q = E.d.q = 5N/uC.-2m.10uC = -100Nm= -100J
b.3) Desplazarla un metro hacia la izquierda.
El trabajo que habría que realizar seria:
L = F.d = 50.-1m = -50Nm = -50 J
O bien conociendo la intensidad del campo eléctrico, y sabiendo que:
L = Epotencial = V.q = E.d.q = 5N/uC.-1m.10uC = -50Nm= -50J
b.4) Desplazarla 3 m hacia arriba.
El trabajo que habría que realizar seria:
L = F.d = 50.3m = 150m = 150 J
O bien conociendo la intensidad del campo eléctrico, y sabiendo que:
L = Epotencial = V.q = E.d.q = 5N/uC.3m.10uC = 150Nm= 150J
c) ¿Cuál es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos separados por una distancia
vertical de 0,5 m y horizontal de 1 m?
Sabemos que E es cte. Entonces:
E = -V/d
d = 0,5m
V = -E.d = 5.106 V/m . 0,5m = 2,5.106V
P2
1m
0,5m
P1
d) ¿Cuál se encuentra a mayor potencial?
V= Epotencial /q = F.d/q = E.q.d/q = E.d
Si consideramos que p1 esta a 0m, entonces V=0V y que P2 esta a 0,5 respecto al eje de
referencia que tomamos entonces V =5.106 V/m . 0,5m = 2,5.106V
No. Hay un error en el signo de la
variación. La manera fácil de contestar es observando la dirección
de desplazamiento espontáneo de las cargas positivas. Por
definición de potencial, lo hacen hacia el potencial menor.
Entonces P2 se encuentra a mayor potencial.
5] En el campo eléctrico del ejercicio anterior, considere un punto cualquiera y una dirección
arbitraria:
a) Usando una planilla de cálculo u otro software adecuado, dibuje un gráfico cartesiano que
represente la variación de la intensidad de campo en esa dirección.
E = 5N/uC= 5.106 V/m es constante en cualquier punto del campo. x = 8m
Este ejercicio es para que nos pongamos de acuerdo en cómo se
presenta un gráfico. Valen las observaciones hechas en el TP 2.
Variacion de la Intensidad de E
6000000
5000000
4000000
3000000
2000000
1000000
0
1
2
3
4
5
Intensidad del Campo
6
7
8
Posicion
b) Ídem para el potencial eléctrico.
c] Relacionar los resultados obtenidos con la expresión E = - dV/dx.
Los resultados obtenidos fueron gracias a la ecuación nombrada en el enunciado.
8] ¿Cuál de los siguientes procesos consiste en, o involucra a, una corriente eléctrica?
 Procesos que involucran corriente electrica
 La caída de un rayo.
 La “descarga” que recibimos a veces al bajar del auto los días secos.
La circulación de agua por una cañería. (Recuerde que toda la materia está
constituida por cargas eléctricas y además la molécula de agua es un dipolo
eléctrico).
 El bombardeo electrónico de la pantalla de un monitor o televisor.