Departamento de Física y Química I.E.S.” Dr.Rodríguez Delgado” Ronda Relación de problemas y cuestiones del Campo Eléctrico. 2º Bachillerato. Cuestiones.1).El potencial eléctrico es constante en cierta región del espacio ¿Cómo es el campo eléctrico en esa región? Razónalo. 2). Explica qué ocurriría al acercar una carga positiva a un conductor neutro. ¿Cómo sería el flujo neto a través del conductor? Represéntalo. ¿Cómo es la carga neta en su interior? ¿Conoces alguna aplicación? ¿Cómo descargaría este conductor una vez cargado?. 3). Contesta razonadamente a las siguientes preguntas: a)¿Pueden cruzarse dos líneas de campo eléctrico? b)¿Qué trabajo debemos realizar para trasladar una carga eléctrica a través de una superficie equipotencial? 4.) El potencial eléctrico es constante en cierta región del espacio ¿Cómo es el campo eléctrico en esa región? 5). ¿cómo puede obtenerse el valor del potencial en función de la intensidad? 6). ¿Qué significado físico tiene la d.d.p entre dos puntos del campo eléctrico? 7). Si un electrón se mueve en la misma dirección y sentido que un campo eléctrico. ¿Aumentará, disminuirá o permanecerá constante su energía potencial? Problemas.1). Calcular con que fuerza se repelen dos cargas puntuales positivas de 5 mC y 2 mC, situadas en el vacío a 3 mm de distancia. B) Y si el medio interpuesto fuera mica, de constante dieléctrica relativa 5. Sol.: 104N ; 2.103N 2).¿Cuál es la fuerza eléctrica y gravitatoria entre dos partículas alfa situadas en el vacío a 10-10 m de distancia. Calcula también la relación entre ambas fuerzas . Datos: la carga de la partícula alfa es de 3,2.10-19C y su masa es de 6,62.10-27 Kg. Sol.:2,9.10-43N; 3,2.1035 3).En los puntos A(-1,0) y B(0,1) m están situadas, respectivamente, las cargas puntuales 30mC y –40mC. Hallar la fuerza resultante sobre una carga de 10 mC situada en el origen de coordenadas . Sol.: 4,5 N, 4). Tres cargas iguales de 2µC cada una se sitúan en el vacío sobre los vértices de un triángulo rectángulo cuyos catetos miden 6 cm y 8 cm. ¿cuánto vale la fuerza que actúa sobre la carga situada en el vertía del ángulo recto? Sol: 11,47 N 5).Supón que las cargas de 2 µC del problema anterior se sitúan en los vértices de un triángulo equilátero de 10 cm de lado. ¿Qué fuerza actuará sobre cada una de ellas? Sol:6,24 N 6).Si situamos una carga positiva de 2 µC en el origen e coordenadas, encontramos que experimenta una fuerza de 8.10-4N en la dirección positiva del eje 0X, a)¿Cuál es el valor y el sentido del campo eléctrico en dicho punto; b)¿Cuál sería la fuerza que se ejercería en dicho punto sobre una carga negativa de 6 µC? Sol: 400 i N; -2,4.10-3i N 1 Departamento de Física y Química I.E.S.” Dr.Rodríguez Delgado” Ronda 7). Tenemos un campo eléctrico uniforme, dirigido verticalmente de abajo hacia arriba, cuya intensidad es de 104 N/C. C a) Calcúlese la fuerza ejercida por este campo sobre un electrón. b) Calcúlese la velocidad que adquirirá el electrón cuando haya recorrido 1 cm partiendo desde el reposo. c) Calcúlese la energía cinética adquirida. d) El tiempo que necesita para recorrer la distancia de 1 cm. Datos: e=1,6.10-19C; m=9,11.10-31Kg. Sol: 1,6.10-15N; 5,93.106 m/s; 1,6.10-17J; t=3,37.10-9s 8).En los puntos A(3,0) y B(0,-4) m, se encuentran situadas, respectivamente, las cargas Q1= -8 nC y Q2= 32/3 nC. Hallar la intensidad del campo eléctrico en el origen de coordenadas. Sol: 10 N/C α=37º 9).Dos cargas eléctricas puntuales, una de 1/3 nC y otras d –2/3 nC, distan entre sí 10 cm en el vacío. Hallar la intensidad del campo eléctrico en el punto medio del segmento que une ambas cargas. ¿Y si las dos cargas fueran positivas? Sol.: 3,6.103i N/C ; -1,2.103i N/C 10). Un electrón se encuentra en reposo en un punto A situado a 5 cm de una carga puntual positiva de 5.10-7C. Por la acción del campo creado el electrón se desplaza hasta el punto B que dista 2 cm de la citada carga. Calcular la velocidad con que llegará el electrón al punto B. Datos: me= 9,1.10-31Kg qe= 1,6.10-19C Sol.: v= 2,18.108m/s. 11). En los tres vértices de un cuadrado de un metro de lado hay una carga positiva de 10 µC. Suponiendo que se encuentra en el vacío, calcular: a) la intensidad del campo eléctrico en el 4º vértice; 2) el trabajo necesario para llevar una carga negativa de 5 µC desde ese 4º vértice hasta el centro del cuadrado. 12).Entre dos láminas planas y paralelas existe un campo eléctrico uniforme. Se abandona un electrón en la lámina cargada negativamente. Si la distancia entre las dos láminas es de 2 cm y el campo vale E=1000N/C, hallar: a) el tiempo que tarda el electrón en llegar a la lámina positiva. B) La velocidad que tiene al llegar a esa lámina. Datos: me= 9,1.10-31Kg qe= 1,6.10-19C Sol.:t= 1,5.10-8s; v=2,64.10-6 s. 13). Dos esferas muy pequeñas de 10 g de masa y cargadas positivamente con la misma carga, se encuentran en los extremos de dos hilos de seda de longitud 1m suspendidos del mismo punto. Si el ángulo que forma cada hilo con la vertical es de 30º en la posición de equilibrio: a) Calcular el valor de la tensión de los hilos en la posición de equilibrio. B) Carga de cada esfera, c) Si desaparece una de las cargas, calcular la velocidad de la otra al pasar por la vertical. 14). En el problema anterior, si se desea que al desaparecer una carga la otra permanezca en la misma posición de equilibrio del apartado a). Calcular el campo eléctrico(módulo, dirección y sentido) que será necesario aplicar. Sol: 22560 V/m 2 Departamento de Física y Química I.E.S.” Dr.Rodríguez Delgado” Ronda 15).Una pequeña esfera de m=0,5 g y carga q, colgada de una cuerda de masa despreciable, está colocada dentro de un campo eléctrico de 400N, como muestra la figura: 1) Sabiendo que en la posición de equilibrio el ángulo que forma la cuerda con la vertical es de 15º, hallar el valor de la carga. 2) Si duplicamos el campo eléctrico, calcula el nuevo ángulo de equilibrio. (Date cuenta que, además del campo eléctrico actúa el campo gravitatorio terrestre). Sol.: -3,3.10-6C; 28,3º 15). Dos esferas metálicas de 5 cm y 10 cm de radio se cargan a 1000 V y –1000V respectivamente. Una vez cargadas, se separan una distancia de 10 m, que se puede considerar muy grande con los radios. 1) Estas esferas ¿se atraen o se repelen? ¿Con que fuerza? Mediante un hilo metálico se ponen en contacto la una con la otra. Al cabo de un rato se retira el hilo. 2) En esta nueva situación ¿Con que fuerza se atraen o se repelen? Sol.: 5,56.10-9N; 0,61.10-9N 3