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Física II - Biociencias y Geociencias (Curso 2008)
Práctico 2
Ley de Gauss
2.1
En días de tormenta, puede medirse campos eléctricos de magnitud 2,0  10 4 N / C y
dirección perpendicular a la superficie de la Tierra. Un auto, que se puede considerar
como un rectángulo de 4,0 m de largo por 2,0 m de ancho, es remolcado por un guinche
con una inclinación de 10 respecto de la superficie del camino. Calcule el flujo
eléctrico total a través de la base inferior del auto.
2.2 Una esfera maciza no conductora de radio R tiene una distribución uniforme de carga .
a) Hallar la carga total contenida en una región esférica de radio r concéntrica
con la esfera no conductora para: r  R y r  R .
b) Calcular el campo eléctrico para r  R y r  R .
c) Graficar el campo eléctrico en función de r .
2.3
Una esfera maciza conductora aislada de diámetro 10cm , tiene una carga total de 0,60
C. Si no hay ningún campo eléctrico externo impuesto ¿cómo se distribuye la carga en
la esfera? Determine la magnitud del campo eléctrico generado por las cargas de la
esfera junto a su superficie.
2.4
Una red para cazar mariposas está en un campo
eléctrico E uniforme como se muestra en la figura.
El aro, un círculo de radio a, está alineado
perpendicularmente al campo. Halle el
flujo
eléctrico a través de la red, respecto a la normal
hacia fuera.
2.5 Un conductor aislado de forma arbitraria contiene una carga neta de +10 C. Dentro del
conductor hay una cavidad hueca en la cual hay una carga puntual q = +3,0 C. ¿Cuál es
la carga en la pared de la cavidad y en la superficie externa del conductor?
2.6
Se desea estimar el espesor de la zona luminosa que se genera alrededor de un rayo.
Modelaremos el rayo como una densidad lineal  de carga eléctrica de 10-3 C/m. El
campo eléctrico producido por dicha densidad rompe una cantidad de moléculas neutras
del aire en fragmentos eléctricamente cargados, siempre que su valor supere 3  106
N/C. Cuando los fragmentos cargados se unen de nuevo, se emite luz.
¿Cuál es el radio de la zona luminosa?
2.7
Una molécula de hidrógeno ionizado, H2+, consiste en dos protones y un electrón. A
escala molecular, se puede modelar a los protones como cargas puntuales, mientras que
al electrón se lo modela como una densidad uniforme de carga negativa de valor total –e
y que ocupa una región esférica de radio 1 Ángstrom = 10-10 m. Cada protón se ubica de
forma de estar en equilibrio bajo las fuerzas eléctricas producidas por el electrón y el
otro protón
a) Discuta cualitativamente donde deben estar ubicados los protones.
b) ¿Cuál es la separación entre los protones?
Ejercicios de examen
Primer Parcial 2006. Un cilindro macizo no conductor de radio R1 = 60cm cargado
con densidad uniforme ρ, está rodeado por un cascarón cilíndrico macizo no
conductor coaxial con el cilindro, de radio interior R2 = 80cm y radio exterior R3 =
1,20m, cargado con densidad uniforme –ρ. Puede considerarse que ambos tienen
longitud infinita a efecto de los cálculos.
En estas condiciones, una carga puntual no experimentará fuerza eléctrica alguna si
es colocada:
a) en cualquier punto a 70cm del eje común
b) en cualquier punto del espacio comprendido entre el cilindro y el cascarón
c) en cualquier punto a 1m del eje común
d) en cualquier punto interior al cilindro o al cascarón
e) en cualquier punto a mas de 1,20m del eje común
R1 R 2
ρ
ρ
Primer Parcial 2006. Sea E1(r) el campo eléctrico producido por una esfera maciza no
conductora de centro en el origen y radio R, con distribución de carga uniforme y carga total
Q.
Sea E2(r) el campo eléctrico producido por una esfera maciza conductora de centro en el
origen y radio R, aislada, en equilibrio, y con carga total Q.
Sea E3(r) el campo eléctrico producido por una carga puntual Q en el origen.
Entonces:
a) E1(r) ≠ E2(r) = E3(r) para r<R
b) E3(r) = E1(r) ≠ E2(r) para r<R
c) E3(r) = E1(r) ≠ E2(r) para r<R
d) E1(r) ≠ E2(r) ≠ E3(r) para r<R
e) E1(r) = E2(r) = E3(r) para r<R
y
y
y
y
y
E1(r) = E2(r) ≠ E3(r) para r>R
E3(r) = E1(r) ≠ E2(r) para r>R
E1(r) = E2(r) = E3(r) para r>R
E1(r) = E2(r) = E3(r) para r>R
E1(r) ≠ E2(r) ≠ E3(r) para r>R
Primer parcial 2006 Una línea infinita uniformemente cargada, con densidad lineal de carga
de 6 µC/m está situada en el eje de un cilindro conductor hueco de radio interior R=1cm.
Cuando el sistema está en equilibrio electrostático, cuál es el valor absoluto de la densidad de
carga superficial sobre la pared interna del cilindro?
a) 0,06 µC/m2 b) 0,38 µC/m2 c) 95 µC/m2 d) 4,77 x10-3 C/m2 e) 1,07 x 107 C/m2
R3