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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]
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[email protected]
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[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
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
1m
P2
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
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
Variacion de la Intensidad de E
6000000
5000000
4000000
3000000
2000000
1000000
0
1
2
3
4
5
Intensidad del Campo
b) Ídem para el potencial eléctrico.
6
Posicion
7
8
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.