Guia-10-2014

ELEMENTOS DE FÍSICA (PM)– 2014
Guía de Trabajo Practico No 10
Guía 10
Problema 1: Dos cargas puntuales de 5 C y 10 C, se encuentran situadas en un plano
vertical, y separadas una distancia de 1 m. Como se muestra en la Figura No1. Se pide:
a) Calcular el valor del campo eléctrico y su dirección
en un punto del plano situado a 0,6 m de la primera
carga y a 0,8 m de la segunda y por encima de
ambas.
b) Calcular los puntos en los cuales el campo eléctrico
es nulo.
c) Encontrar las coordenadas del punto situado en la
línea que une las cargas en el cual los campos
creados por las dos cargas son idénticos en módulo,
dirección y sentido.
Figura No1
Problema 2: Calcular el campo y el potencial eléctrico producido por un anillo conductor
de radio R cargado con una carga Q, en un punto de su eje perpendicular.
Problema 3: Se tienen cuatro cargas en los vértices de un cuadrado de 0,1 m de lado, como
se indica en la figura, en la que Q = 4106 C. Determinar:
+Q
a) El campo eléctrico en el centro del cuadrado.
A
b) El trabajo necesario para mover una carga de prueba de valor q=Q/20
desde el centro del lado AB hasta el centro del lado DC.
- D
-Q
+Q
B
20 cm
Problema 4: Cuatro cargas iguales, Q, se encuentran en los vértices de un cuadrado de lado
L. Las cargas se van dejando en libertad una a una siguiendo el sentido de las agujas del
reloj y de manera que se permite que cada carga alcance su velocidad final a una gran
distancia del cuadrado antes de liberar la siguiente.
C
-Q
¿Cuál será la energía cinética final de:
a) la primera carga liberada?
b) la segunda ?
c) la tercera?
d) la cuarta?
Problema 5: La Figura No2 muestra la posición de un péndulo, cuya masa, cargada, está
en equilibrio en presencia de un campo eléctrico uniforme. El hilo del que cuelga la esfera
forma un ángulo de 30o con la vertical. Calcular:
a) La tensión del hilo.
b) El módulo de la Fuerza eléctrica aplicada sobre la esfera.
c) El valor del campo eléctrico.
Datos: m = 10-10 Kg; Q = 10-15 C; o = 8,8510-12 C2/N m2.
Figura No2
Problema 6: Entre dos placas uniformemente cargadas, con densidades de signo contrario,
existe un campo electrostático uniforme. Un electrón abandona, partiendo del reposo, la
placa cargada negativamente y llega a la positiva, que dista d = 2 cm de la anterior, al cabo
de 1,5108 s. Calcular la intensidad del campo electrostático, así como la velocidad cuando
llega a la segunda placa. (e/me = 1,761011 C/kg). Ignore la presencia de la gravedad.
Problema 7: Se somete una partícula de 0,1 g de masa y carga 1 µC a la acción de un
campo eléctrico uniforme de magnitud 200 N/C en la dirección del eje y. Inicialmente la
partícula está en el origen de coordenadas, moviéndose con una velocidad de 1 m/s según el
eje x. Si ignoramos la acción de la gravedad, hallar:
a) El lugar en que colisionará con una pantalla perpendicular al eje x, situada a un metro
del origen,
b) La energía cinética que tiene la partícula en ese instante.
Problema 8: En el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno el electrón se mueve en una
órbita circular de radio r = 0,5291010 m alrededor del protón girando con velocidad
constante.
a) Hallar la velocidad del electrón, sabiendo que qe = 1,6021019 C y me = 9,111031
kg.
b) Calcule la energía potencial y la energía potencial del electrón en el átomo de
Hidrógeno.
c) Calcule la energía total del electrón en el átomo de Hidrógeno.
Problema 9: En cierta región del espacio, el potencial eléctrico viene dado por:
V = 5 x  3 x2 y + 2 y z2 (en Voltios)
a) Calcule las expresiones de las componentes x, y y z del campo eléctrico en dicha
región del espacio.
b) ¿Cuál es el módulo del campo en el punto P de coordenadas (1,0,2) m?
c) El punto P y el P´ de coordenadas (2,1,3) m están unidos por un conducto rígido,
por el que se puede mover, sin rozamiento, una esfera pequeña de 2 g, que tiene una
carga q desconocida. Cuando se abandona en reposo dicha esfera en el punto P, se
observa que llega a P´ con una velocidad de 5 m/s. ¿Cuál es el signo de la carga?, ¿y
su valor? No considere el campo gravitatorio.
Problema 10: Encontrar el campo eléctrico a cualquier distancia del origen producido por
a) una esfera de radio R y densidad de carga .
b) Ídem pero suponiendo que la esfera es un conductor perfecto.
Problema 11: Encontrar el campo eléctrico a cualquier distancia del origen producido por
a) un cilindro infinito de radio R y densidad de carga .
b) Ídem pero suponiendo que el cilindro es un conductor perfecto.
Problema 12: Se comprueba que sobre la superficie de la tierra hay un campo eléctrico de
100 N/C, dirigido verticalmente hacia abajo. Sabiendo que la tierra tiene un radio de 6400
Km. y es un conductor de la electricidad.
a) Calcular la densidad superficial de carga sobre la superficie terrestre.
b) Calcular la carga total de la tierra.