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MÓDULO 2 TALLER1_1
Prof: M. Sc. Luz Aída Sabogal Tamayo
Enero 2017
TALLER 1_1 EJERCICIOS. CARGA PUNTUAL Y SISTEMAS DISCRETOS DE
CARGA
Electrización, Fuerza electrostática, Campo Electrostática, Potencial eléctrico y
Energía potencial eléctrica
Propósito de los talleres de ejercicios: Los ejercicios son una estrategia, excusa para que
el estudiante procese la información, se dé cuenta que tanto la ha comprendido, determinar
límites y alcances de los concepto, leyes, principios y procedimientos.
Metodología de trabajo (Aplicar el enfoque de solución de problemas): Se propone con
esta metodología, una nueva forma de proceder en la forma de solucionar los ejercicios, la
cual debe trascender lo meramente operativo y la mera manipulación matemática. Este
nuevo enfoque consiste en Identificar (el o los fenómenos físicos, los conceptos claves y
las leyes o principios que se deben aplicar), Plantear (hacer una modelación física del
fenómeno que se va a considera y que se va a despreciar y porque, delinear de manera
rigurosa el procedimiento que se aplica); Ejecutar (desarrollar los procedimientos con
rigor y orden, justificando los asuntos más relevantes); y Evaluar (determinar la validez de
la solución hallada.
1. Una barra de plástico se frota con un paño y se aproxima a un cilindro metálico
inicialmente neutro y que está en posibilidad de moverse, Explique que le pasa al
cilindro es atraído, repelido o no le pasa nada.
2. Una placa cuadrada conductora con carga negativa, se aproxima al extremo de una barra larga
de madera sin tocarla, como se ve en la figura 1. En el otro extremo de la barra hay una bolita de
poliuretano, suspendida de una cuerda ligera. Explicar adecuadamente, si la bolita será atraída,
repelida o no es alterada.
Figura 1.
Figura 2.
3. Se tiene una esfera conductora de radio R, inicialmente neutra, se le aproxima una carga
puntual –q, (ver figura 2). Explicar completa y adecuadamente, cuál es la carga inducida en la
esfera de radio R.
4. Dos cargas puntuales de 2 x10-6 C (a la izquierda) y 3 x 10-6 C (a la derecha) están separadas
por una distancia de 10 cm. Calcular a). La dirección y la magnitud del campo eléctrico
resultante en el punto a, que está en la mitad de la distancia entre ellas. b) Determine la fuerza
eléctrica que se ejercen estas esferas. c) Si en el punto p se coloca un protón, cual es la
aceleración instantánea de éste?. d) Hacia adonde es el movimiento inicial del protón?. e) Cuál
es el trabajo que se debe hacer para llevar este protón desde el punto a al punto b, el cual está
dos cm a la derecha del punto a. y diga quien hizo este trabajo?
5. Tres cargas puntuales están dispuestas en línea, la carga q3 de + 5nc está en el origen, la q2 de
-4 nC esta en x= 4 cm. y la carga q1 está en x= 2 cm. ¿cuál es la magnitud de la carga q1, si la
fuerza neta sobre q3 es cero?
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6. En las esquinas de un triángulo equilátero de 0,5 m de lado, existen tres cargas puntuales, como
se ve en la figura 3. Calcule el campo eléctrico en el centro del triángulo y valor de potencial
eléctrico en el mimo punto
Figura 3.
Figura 4. .
7. Una bola de caucho pequeña de 2.00 g está suspendida de una cuerda larga de 20.0 cm en un
campo eléctrico uniforme, como se ve en la figura.4 Si la bola está en equilibrio cuando la
cuerda forma un ángulo de 15° con la vertical, ¿cuál es la carga neta en la bola?.
8. Considerar una carga puntual con q = 1,5x10 -8 C. ¿Cuál es el radio de una superficie
equipotencial que tenga un potencial de 30 voltios?
9. Se colocan dos cargas puntuales idénticas q =+5 nC, en vértices opuestos de un cuadrado de
lado 0,20 m. Se coloca una carga puntual qo = -2 nC, en uno de los vértices desocupados.
¿Cuánto trabajo realiza la fuerza eléctrica sobre qo cuando esta carga se desplaza desde el otro
vértice desocupado y quien hace dicho trabajo
10. Una partícula pequeña tiene una carga de -5 µC y una masa de 2x10-4 Kg. S e traslada desde el
punto A, donde el potencial eléctrico es VA =+200V, al punto B con potencial VB =+800V. La
fuerza eléctrica es la única fuerza que actúa sobre la partícula. La partícula tiene una rapidez de
5 m/s en el punto A. ¿Cuál es la rapidez en el punto B?
11. Un protón se mueve a 4,5x105 m/s en dirección horizontal y entra a un campo eléctrico vertical
uniforme de 9,60x103 N/C. Ignorando efectos gravitacionales, determine: a) el intervalo de
tiempo requerido para que el protón recorra 5 cm horizontalmente, b) su desplazamiento vertical
durante el tiempo que viaja los 5 cm horizontalmente y c) las componentes horizontales y
verticales de su velocidad después de haber recorrido dicha distancia.
12. En un tubo de rayos catódicos (TRC), en el cual, la separación entre placas es de 2 cm, la
longitud de placas es de 6 cm y la distancia desde el extremo final de las placas a la pantalla es
de 12 cm, se lanza un electrón con una rapidez inicial de 6,5 x 106 m/s, a lo largo del eje que
pasa por el medio de las placas de desviación del tubo. El campo eléctrico uniforme entre las
placas tiene una magnitud de 1,10 x 103 V/m y es ascendente. a) Cuál es el vector fuerza
eléctrica sobre el electrón cuando este se encuentra entre las placas? b) Cuál es el vector
aceleración del electrón, debida a este campo eléctrico. Cuál es el desplazamiento del electrón,
en la dirección vertical en el momento en que alcanza el extremo de las placas. c) A qué
distancia con respecto al eje, se verá el punto fluorescente en la pantalla?.
13. Dos placas paralelas que tienen carga igual pero opuesta están separadas 12.0 cm. Cada placa
tiene una densidad de carga superficial de 36.0 nC/m2. Un protón se libera desde el reposo en la
placa positiva. Determine:
a. La diferencia de potencial entre las placas.
b. La energía del protón cuando llega a la placa negativa.
c. La velocidad del protón justo antes de incidir en la placa negativa.
d. La aceleración del protón.
e. La fuerza sobre el protón.
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f. A partir de la fuerza, encuentre la intensidad del campo eléctrico y muestre que es igual a
la intensidad del campo eléctrico encontrado a partir de las densidades de carga sobre las
placas.
14. Entre dos puntos A y B de una recta separados 2 m, existe un campo eléctrico uniforme de 1000
N/C en +X, dirigido de A hacia B (ver figura 5). ¿Cuál es la diferencia de potencial entre A y B?
Figura 5.
Figura 6
15. Hallar el trabajo realizado para mover la carga de q0 = 3 C desde A hasta B, siguiendo la
trayectoria dibujada y si Q = 6 C (ver figura 6).
16. Considerando el campo eléctrico mostrado en la figura 7, con sus respectivas superficies
equipotenciales, hallar el trabajo necesario para mover una carga eléctrica de 20 C desde “A
”hacia “B”.
17. Hallar el trabajo realizado para trasladar una carga de 8 C, desde ”A” hasta “B”, (ver figura 8), si
q1 = 8109 C, q2 = 72109 C y q3 = 16109 C
Figura 7
Figura 8
18. ¿Qué trabajo se debe realizar para mover qo = -2 C desde “A” hasta “B”? Si Q1 = 4 C y Q2 = -3
C (ver figura 5)
Figura 9
Figura 10.
19. Un dipolo eléctrico, está ubicado, como se indica en la figura 6, respecto a una carga puntual Q
¿Qué trabajo se realiza para colocar el dipolo en posición vertical? q = 4x10-5 C, Q = 5x10-4 C.
20. Realice el experimento virtual usando la simulación del siguiente enlace:
(http://labovirtual.blogspot.com/2012/03/ley-de-coulomb.html), asignando a las cargas
un valor de 90 μC y con ello llena la tabla 1, y halle la ecuación empírica para Ley de
Coulomb en el experimento simulado, (use las variables físicas al escribir dicha ecuación)?
Tabla 1. Fuerza de Electrostática entre dos esferas cargadas
F (N)
R (m)
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
3
1,4
1,6
1,8
2,0
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