Celectrica

Física

Departamento de Física Aplicada.

Facultad Ciencias Químicas. U.C.L.M.

CAMPO ELÉCTRICO I.

1) Dos esferas idénticas de corcho de masa m y carga q (ver figura 1), están suspendidas del mismo punto por medio de dos cuerdas de longitud l. Encontrar el ángulo θ que las cuerdas forman con la vertical, una vez que se ha logrado el equilibrio.

Solución:

2) Para la distribución de cargas puntuales de la figura 2, calcular:

(a) El campo eléctrico en Q1

(b) La energía potencial de la carga Q1. La energía potencial del sistema formado por las cuatro cargas.

(c) El trabajo necesario para llevar al infinito las cargas Q1, Q2, Q3 y Q4 (por ese orden)

Datos: Q1=2nC, Q2=25nC, Q3=38nC, Q4=32nC, a=17mm, b=34mm

Solución: (a) (b) 70.4 J (c) 1084.6 J (d) 70.4, 692.3, 321.9, y 0 J, respectivamente

3) Se tiene una distribución de tres cargas puntuales idénticas y positivas, situadas en los vértices de un triángulo equilátero de lado a. Situamos una carga de prueba puntual q0 (q0<0) en el centro de la distribución. Responder a los siguientes apartados:

(a) Calcular la mínima energía E0, que se necesita suministrar a la carga q0 para arrancarla de esa posición.

(b) Suponiendo que la energía suministrada fuera 2E0 y que dicha carga se moviera en la dirección OA (véase la figura 3), calcular su energía cinética en el punto de partida (O), en el punto A y en el infinito.

Solución: (a) (b) Ecinética,0=E0, Ecinética,A=1.008E0 y Ecinética,infinito=2E0

4) Entre dos placas planas y paralelas cargadas con cargas iguales y de signos opuestos existe un campo eléctrico uniforme. Se libera un electrón de la superficie de la placa negativa y transcurrido un tiempo de 1.510-8 segundos choca en la superficie de la placa opuesta, distante 2 cm de la primera (figura 4).

(a) Calcular el campo eléctrico

(b) Calcular la velocidad del electrón al chocar con la placa

(c) Un segundo electrón entra en dicha región del espacio, con una trayectoria inicial que forma un ángulo  con la placa positiva y una velocidad de 107 m/s. Calcular el valor máximo de  para el cual la partícula no llega a chocar con la placa negativa.

Solución: (a) 1011.1 N/C (b) 2.67•106 m/s (c) sen=0.2666

5) Un dipolo eléctrico se compone de dos cargas +q y -q separadas a una distancia muy pequeña 2a. Su centro está sobre el eje x en x = xi y señala a lo largo del mismo hacia los valores positivos de las x. El dipolo está en el interior de un campo eléctrico no uniforme que tiene también esa misma dirección y viene dado por (C es una constante positiva). Hallar la fuerza ejercida sobre ambas cargas y calcular la fuerza neta ejercida sobre el dipolo.

Solución: La fuerza neta sobre el

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