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"2015. Año del Bicentenario Luctuoso de José María Morelos y Pavón”
ESCUELA PREPARATORIA OFICIAL NO. 217
PROBLEMARIO PARA EL EXTRAORDINARIO DE FÍSICA III
LEY DE COULOMB
1. Determinar la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: 𝑞1 = −2 𝜇𝐶 y 𝑞2 =
−7𝜇𝐶, al estar separadas en el vacío a una distancia de 25 𝑐𝑚.
2. Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: 𝑞1 = −5 𝑚𝐶, 𝑞2 =
−9 𝑚𝐶, al estar separadas en el vacío por una distancia de 35 𝑐𝑚. Determinar también la magnitud
de la fuerza eléctrica, si las cargas se sumergieran en agua.
3. Una carga de 8 𝑥 10−7 𝐶 se encuentra en el aire a 0.2 𝑚 de otra carga de 5 𝑥 10−7 𝐶. Determinar la
magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas. Calcular también la magnitud de la fuerza eléctrica si las
cargas se sumergen en gasolina.
4. El valor de la fuerza con la que se rechaza una carga de 12 𝜇𝐶 con otra carga, es de 6 𝑥 10−1 𝑁.
Determinar el valor de la carga desconocida, si las dos cargas están en el aire a una distancia de
40 𝑐𝑚.
5. Una carga de −5 𝜇𝐶 se encuentra en el vacío a 35 𝑐𝑚 de otra carga de 9 𝜇𝐶, como se ve en la figura:
6.
7.
8.
9.
a) Determinar la magnitud de la fuerza 𝐹1 ejercida sobre 𝑞1 por 𝑞2 .
b) ¿La magnitud de la fuerza 𝐹2 ejercida sobre 𝑞2 por 𝑞1 es igual o diferente a 𝐹1 ?
c) Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas si estuvieran sumergidas en aceite
(𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 = 2.8).
Dos cargas iguales se encuentran en el aire a 30 𝑐𝑚 de distancia y se rechazan con una fuerza cuya
magnitud es de 9 𝑥 10−1 𝑁. ¿Cuánto vale cada carga en coulombs?
Calcular la distancia a la que se encuentran dos cargas eléctricas de 9 𝑥 10−6 𝐶 cada una, al
rechazarse con una fuerza cuya magnitud es de 7 𝑥 10−3 𝑁.
Calcular la magnitud de la fuerza de repulsión entre dos protones que se encuentran a una distancia
de 6.3 𝑥 10−16 𝑚 en un núcleo de cobalto.
Una carga 𝑞1 = −11 𝜇𝐶 se encuentra a una distancia de 50 𝑐𝑚 de otra carga 𝑞3 = −4 𝜇𝐶 como se ve
en la figura:
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Si una carga 𝑞2 = 7 𝜇𝐶 se coloca en medio de las cargas 𝑞1 y 𝑞3 , calcular la magnitud de la fuerza
resultante sobre 𝑞2 , así como su sentido.
10. Una carga 𝑞1 = 4 𝜇𝐶 recibe una fuerza de atracción debido a dos cargas: 𝑞2 = −9 𝜇𝐶 y 𝑞3 = −7 𝜇𝐶
distribuidas como a continuación se muestra:
Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica resultante que actúa sobre 𝑞1 , así como el ángulo formado
respecto al eje horizontal.
11. Tres cargas cuyos valores son: 𝑞1 = 5 𝜇𝐶, 𝑞2 = 4 𝜇𝐶 y 𝑞3 = 10 𝜇𝐶, están colocadas en los vértices de
un triángulo equilátero que mide 55 𝑐𝑚 en cada uno de sus lados como se ve en la figura:
a) Dibuje el diagrama de las fuerzas eléctricas a las que se encuentra sujeta la carga 𝑞1 debido a 𝑞2
y 𝑞3 .
b) ¿Cuál es el valor de la fuerza resultante sobre la carga 𝑞1 ?
c) ¿Qué ángulo forma la fuerza resultante respecto al eje horizontal?
12. Tres cargas eléctricas cuyos valores son: 𝑞1 = 2 𝜇𝐶, 𝑞2 = −4 𝜇𝐶 y 𝑞3 = −8 𝜇𝐶, se encuentran
distribuidas como se señala en la siguiente figura:
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a) Dibuje el diagrama de las fuerzas eléctricas a las que se encuentra sujeta la carga 𝑞3 debido a 𝑞1
y 𝑞2 .
b) ¿Cuál es la magnitud de la fuerza resultante sobre la carga 𝑞3 y su ángulo respecto al eje
horizontal?
CAMPO ELÉCTRICO
1. Determine la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en un punto donde se coloca una carga
de prueba de 5 𝜇𝐶, la cual recibe una fuera eléctrica vertical hacia arriba de 8 𝑥 10−4 𝑁.
2. Determine la magnitud de la fuerza que actúa sobre una carga de prueba de 4 𝑥 10−5 𝐶 al situarse en
un punto en el que la intensidad del campo eléctrico tiene una magnitud de 8 𝑥 103 𝑁/𝐶.
3. Calcular la magnitud de la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 50 𝑐𝑚 de una carga de
8 𝜇𝐶.
4. La magnitud de la intensidad del campo eléctrico producido por una carga es de 6 𝑥 104 𝑁/𝐶 a 70 𝑐𝑚
de distancia de ésta. ¿Cuál es el valor de la carga eléctrica?
5. La magnitud de la intensidad del campo eléctrico producido por una carga de 5 𝜇𝐶 en un punto
determinado es de 7 𝑥 104 𝑁/𝐶. ¿A qué distancia del punto considerado se encuentra la carga?
6. Una esfera metálica de 17 𝑐𝑚 de radio está electrizada con una carga de 6 𝜇𝐶 que se encuentra
distribuida uniformemente en su superficie. Determinar la magnitud de la intensidad del campo
eléctrico a 13 𝑐𝑚 de distancia de la superficie de la esfera.
7. Determinar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico en el punto medio 𝑃 entre dos cargas
puntuales iguales de 4 𝜇𝐶 cada una, separada 21 𝑐𝑚 como se indica a continuación:
8. Calcular la intensidad del campo eléctrico en el punto medio 𝑃 entre dos cargas puntuales 𝑞1 = −6 𝜇𝐶
y 𝑞2 = 7 𝜇𝐶 separadas a una distancia de 11 𝑐𝑚. Determinar también la fuerza que actuaría sobre una
carga de 5 𝜇𝐶 al colocarse en el punto 𝑃.
9. Encontrar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico y el ángulo que forma respecto al eje
horizontal en el punto 𝑃, originado por dos cargas puntuales 𝑞1 = 5 𝑛𝐶 y 𝑞2 = −6 𝑛𝐶 distribuidas de la
siguiente forma:
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POTENCIAL ELÉCTRICO
1. Una carga de 8 𝑛𝐶 es transportada desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada, con un
trabajo de 12 𝑥 10−9 𝐽. Determinar el potencial eléctrico de la esfera.
2. Una carga de 6 𝜇𝐶 se coloca en un determinado punto de un campo eléctrico adquiriendo una energía
potencial de 5 𝑥 10−5 𝐽. Calcular el potencial eléctrico en ese punto.
3. Calcular el trabajo realizado para transportar una carga de 7 𝑛𝐶 desde un punto a otro en que la
diferencia de potencial es de 8 𝑥 10−8 𝑉.
4. Determinar el potencial eléctrico a una distancia de 21 𝑐𝑚 de una carga puntual de 9 𝜇𝐶.
5. ¿A qué distancia de una carga puntual de 13 𝑛𝐶 existirá un potencial de 9 𝑥 102 𝑉?
6. Un conductor esférico de 17 𝑐𝑚 de diámetro tiene una carga de 7 𝑥 10−5 . Calcular:
a) El potencial eléctrico en la superficie de la esfera.
b) El potencial eléctrico a 31 𝑐𝑚 de su superficie.
7. Una carga de prueba se mueve del punto 𝐴 al 𝐵 como se ve a continuación:
Calcular:
a) La diferencia del potencial 𝑉𝐴𝐵 , si la distancia del punto 𝐴 a la carga 𝑄 de 4 𝜇𝐶 es de 22 𝑐𝑚 y la
distancia del punto 𝐵 a la carga 𝑄 es de 42 𝑐𝑚.
b) El trabajo realizado por el campo eléctrico de la carga 𝑄 para mover la carga de prueba 𝑞 igual a
7 𝑛𝐶 del punto 𝐴 al 𝐵.
8. Entre dos placas separadas a una distancia de 5 𝑐𝑚 existe una diferencia de potencial de 7 𝑥 102 𝑉.
Calcular:
a) ¿Cuál es la magnitud de la intensidad del campo eléctrico entre las placas?
b) ¿Qué magnitud de fuerza recibirá una carga de 5 𝑛𝐶 al encontrarse entre las dos placas?
9. Una carga de 7 𝑛𝐶 está separada de 30 𝑐𝑚 de otra carga de 4 𝜇𝐶. ¿Cuál es la energía potencial del
sistema?
10. Calcular:
a) El potencial eléctrico en un punto 𝐴 que se encuentra a 19 𝑐𝑚 de una carga de −6 𝜇𝐶.
b) La energía potencial eléctrica si en el punto 𝐴 se coloca una carga de 2 𝑛𝐶.
11. Dos cargas: 𝑞1 = 9 𝜇𝐶, 𝑞2 = −5 𝜇𝐶 se encuentran separadas a una distancia de 16 𝑐𝑚 como se ve
en la figura:
Calcular:
a) ¿Cuál es el potencial en los puntos 𝐴 y 𝐵?
b) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos 𝐴 y 𝐵?
c) ¿Cuál es el trabajo que debe realizar el campo eléctrico para mover una carga de −9 𝜇𝐶 del punto
𝐴 al 𝐵?
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12. En la siguiente figura se señalan tres puntos diferentes con su respectivo potencial eléctrico:
a) Determinar el trabajo total que debe realizar el campo eléctrico al transportar una carga de 3 𝜇𝐶
del punto 𝐴 al 𝐵 y luego del 𝐵 al 𝐶.
b) Calcular el trabajo que realiza el campo eléctrico si la carga de 5 𝜇𝐶 pasa directamente del punto
𝐴 al 𝐶.
c) Explique por qué el trabajo calculado para el inciso a) del problema es igual al calculado para el
inciso b).
CORRIENTE ELÉCTRICA
1. Calcular la intensidad de la corriente eléctrica en amperes y en miliamperes, si por una sección de un
conductor circulan 75 𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏𝑠 en 45 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠.
2. Determinar la cantidad de electrones que pasan cada 20 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 por una sección de un conductor
donde la intensidad de la corriente es de 30 𝑚𝐴.
3. Calcular el tiempo requerido para que por una sección de un conductor circulen 8 𝑐𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏𝑠; la
intensidad de la corriente eléctrica es de 9 𝑚𝐴.
RESISTENCIA ELÉCTRICA
1. Calcular la resistencia eléctrica a 0° 𝐶 de un alambre de platino de 0.8 𝑚 de longitud y 0.9 𝑚𝑚2 de
área en su sección transversal. (Resistividad del platino a 0 °𝐶 : 11.05 𝑥 10−8 ).
2. Determine la longitud que debe tener un alambre de cobre enrollado de 0.7 𝑚𝑚2 de área en su sección
transversal para que a 0 °𝐶 su resistividad sea de 12 Ω. (Resistividad del cobre a 0 °𝐶 : 1.72 𝑥 10−8).
3. Un alambre de plata tiene una resistencia de 7 Ω a 0 °𝐶. ¿Cuál será su resistencia a 25 °𝐶?
(Coeficiente de temperatura de la plata en °𝐶 −1 : 3.7 𝑥 10−3 ).
4. Determinar la resistencia de un termómetro de platino a 500 °𝐶, si a 50 °𝐶 su resistencia es de 5.2 Ω.
(Coeficiente de temperatura del platino en °𝐶 −1 : 3.9 𝑥 10−3).
LEY DE OHM
1. Calcular la intensidad de la corriente que pasará por una resistencia de 32 Ω al conectarse a un
acumulador de 21 𝑉.
2. Determinar la resistencia del filamento de una lámpara que deja pasar 0.9 𝐴 de intensidad de corriente
al ser conectado a una diferencia de potencial de 160 𝑉.
3. Por una resistencia de 14 Ω circula una corriente de 5 𝐴. ¿Cuál es la diferencia de potencial a la que
están conectados sus extremos?
4. Calcular la resistencia de un conductor que al conectarse a una diferencia de potencial de 18 𝑉 deja
pasar una corriente de 113 miliamperes.
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CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE, EN PARALELO Y MIXTAS
1. Determinar la resistencia equivalente de dos resistencias cuyos valore son: 𝑅1 = 18 Ω y 𝑅2 = 21 Ω, conectadas primero en
serie y luego en paralelo.
2. Calcular la resistencia equivalente de las siguientes tres resistencias: 𝑅1 = 13 Ω, 𝑅2 = 17 Ω y 𝑅3 = 29 Ω, conectadas
primero en serie y luego en paralelo.
3. Calcular la resistencia que al ser conectada en paralelo con otra de 24 Ω, reduce la resistencia de un circuito a 11 Ω.
4. Determinar la resistencia equivalente de cuatro resistencias, cuyos valores son: 𝑅1 = 1 Ω, 𝑅2 = 3 Ω, 𝑅3 = 5 Ω y 𝑅4 = 4 Ω,
conectadas primero en serie y luego en paralelo. Dibuje el diagrama que represente la conexión en cada caso.
5. Elabore un dibujo que represente la conexión en serie de tres focos de 35 Ω, 40 Ω y 45 Ω, respectivamente, conectados a
una batería de 75 𝑉. Calcular:
a) La intensidad de la corriente que circula por el circuito.
b) La caída de tensión en cada resistencia.
6. Siete focos de Navidad con una resistencia de 40 Ω cada uno, se conectan en serie con una diferencia de potencial de
80 V. Calcular:
a) La resistencia equivalente del circuito.
b) La intensidad de la corriente que circula por cada resistencia.
7. Dibujar un circuito que represente tres resistencias de 15 Ω, 28 Ω y 36 Ω, respectivamente, conectadas en paralelo a una
batería de 45 Ω. Calcular:
a) La resistencia equivalente del circuito.
b) La intensidad de corriente suministrada por la batería.
c) El amperaje que circula por cada resistencia.
POTENCIA ELÉCTRICA
1. Calcular la potencia eléctrica de un foco que recibe una diferencia de potencial de 140 𝑉 si por su filamento circula una
corriente de 0.7 𝐴 / La resistencia del foco.
2. Calcular la potencia eléctrica de una plancha cuya resistencia es de 700 Ω al conectarse a una diferencia de potencial de
150 𝑉 / ¿Cuál es la intensidad de la corriente que circula por la resistencia?
3. Calcular el costo del consumo de energía eléctrica originado por un foco de 85 𝑊 que dura encendido 40 𝑚𝑖𝑛. Un 𝑘𝑊 −
ℎ = $0.9.
4. Determinar la potencia eléctrica desarrollada por un calentador eléctrico que se conecta a una diferencia de potencial de
125 𝑉 y por su resistencia circula una corriente de 11 𝐴 / ¿Qué energía eléctrica consume en 𝑘𝑊 − ℎ al estar encendido
15 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠? / ¿Cuál es el costo de la energía eléctrica consumida por el calentador al considerar a $0.9 el 𝑘𝑊 − ℎ?
5. Un foco de 135 𝑊 se conecta a una diferencia de potencial de 115 𝑉. Obtener:
a) La intensidad de la corriente eléctrica que circula por el filamento.
b) La resistencia del filamento.
c) La energía eléctrica en 𝑘𝑊 − ℎ que consume el foco durante una hora 35 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠.
d) El costo de la energía consumida si un 𝑘𝑊 − ℎ cuesta $0.9.
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