DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA I.E.S. POLITÉCNICO NOMBRE: ………………………………..........................CURSO: 2º Bach B. Fecha: ………. PRUEBA DE FÍSICA: examen de Campo Eléctrico Criterios de evaluación: 4 Estándares de aprendizaje: 9, 10, 11, 12, 13, 14. Competencias: CL, CMCT, AA, CD, CSD, SIEE NOTAS: 1) Hay que poner las unidades en cualquier cifra numérica que aparezca como solución de los problemas, salvo que sea adimensional, por cada vez que se deje de hacer se restarán 0,15 puntos. 2) Hay que numerar los folios del examen en la parte inferior derecha y entregarlos ordenados; si se entregan sin numerar o desordenados se restarán 0,5 puntos a la nota final. 3) No se debe escribir en la zona donde va colocada la grapa, si no se respeta lo anterior se restan 0,5 puntos a la nota final. 4) Hay que trabajar de manera ordenada poniendo los apartados separados y unos debajo de otros; si se mezclan horizontalmente se restarán 0,5 puntos de la nota final por cada vez que ocurra. 5) Hay que remarcar las soluciones obtenidas encerrándolas con un rectángulo y ponerlas al final de cada apartado a no ser que se obtengan en el desarrollo de la solución en cuyo caso podrán aparecer en medio, pero remarcadas. 6) Si se igualan magnitudes escalares y vectoriales en el desarrollo de los problemas se restarán 0,15 puntos por cada vez que se produzca. 7) Hay que usar con criterio las igualdades (=) o las implicaciones (→), no significan lo mismo. Por el uso inadecuado se restarán 0,2 puntos en cada apartado en el que se haga uso inadecuado. 8) Por poner “perogrulladas” como que 1=1 o E=E o similares se restarán 0,2 puntos por cada vez que ocurra. 9) Es obligatorio dejar un margen a la izquierda de como mínimo 2,5 cm y de 1,5 cm a la derecha. Si no se respeta lo anterior se restarán 0,5 puntos en la nota final del examen. 10) En el proceso de desarrollo de las soluciones se debe plantear primero con letras y sustituir finalmente las letras por números, en ningún caso aparecerán mezcladas las letras y números. 1.- (3,5 puntos) En los extremos de un segmento horizontal de 6 m de longitud fijamos dos cargas eléctricas, qA = 4 µC y qB = -64 µC. K = 9 x 109 N x m2 x C-2 a) (1,25 puntos) Calcular el vector intensidad de campo eléctrico en el punto medio del segmento que las separa. 1 b) (1,25 puntos) Calcular a qué distancia de la carga qA la intensidad de campo es nula. 2 c) (1 punto) Calcular la intensidad de campo eléctrico en un punto que dista 6 m de cada una de las cargas (dar sólo la solución que esté por encima del eje horizontal). 3 2.- (3,5 puntos) NOTA: CONSIDERAR DESPRECIABLES LOS EFECTOS DEL CAMPO GRAVITATORIO. Se tiene un campo eléctrico de 3500 V/m que va dirigido en sentido del eje de las X positivas. Datos: qe = -1,6 x 10-19 C, me = 9,1 x 10-31 kg. NOTA: CONSIDERAR DESPRECIABLES LOS EFECTOS DEL CAMPO GRAVITATORIO. Se tiene un campo eléctrico de 3500 V/m que va dirigido en sentido del eje de las X positivas. Datos: qe = -1,6 x 10-19 C, me = 9,1 x 10-31 kg. �⃗ (caracterización vectorial). a) (0,5 ptos) Determinar 𝐸𝐸 b) (1,25 ptos) Se observa un electrón que viaja paralelo al campo eléctrico cuya velocidad pasa de 1,5 x 106 m/s a 0,25 x 106 m/s. Determinar en qué sentido se mueve el electrón y a que aceleración se ve sometido. 4 c) (1,25 ptos) ¿Cuánto espacio recorrerá hasta que se detiene? d) (0,5 ptos) ¿Cuánto tiempo tardará en volver a pasar por el punto inicial? 5 3.- (1 punto) Entre dos placas cargadas plano paralelas dispuestas verticalmente existe un campo eléctrico uniforme 𝐸𝐸�⃗ en dirección horizontal, además de un campo gravitatorio. Se coloca una masa m cargada con carga q entre las placas y se deja en reposo. Realice el diagrama de fuerzas y del campo e indique hacia donde se movería la partícula en los siguientes casos: a) (0,5 puntos) Campo eléctrico que va hacia la derecha, es mayor que el campo gravitatorio y la carga es positiva. b) (0,5 puntos) Campo eléctrico que va hacia la izquierda, es menor que el campo gravitatorio y la carga es negativa. 4.- (1 punto) Analogías y diferencias entre los campos eléctricos y gravitatorios. Analogías: El campo creado por una masa o carga puntuales es un campo central. Sus líneas de campo son abiertas y tienen simetría radial. Son campos conservativos, por lo que tienen una energía potencial y un potencial asociados. La intensidad del campo es directamente proporcional a la masa o a la carga que lo crea, 6 e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre esta masa o carga y el punto donde calculamos el campo. Diferencias: Las fuerzas eléctricas pueden ser atractivas (entre cargas de signos opuestos) o repulsivas (entre cargas del mismo signo); las fuerzas gravitatorias son siempre atractivas. Las líneas de campo siempre se originan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas; mientras que en el campo gravitatorio las líneas de campo siempre señalan hacia la masa que lo crea. La constante K varía de un medio a otro, por lo que el campo eléctrico depende del medio en el que actúa; sin embargo, la constante G es universal, es decir, el campo gravitatorio no depende del medio en el que actúa. El valor de K es mucho mayor que el de G. Esto implica que, a nivel atómico y molecular, la interacción eléctrica es mucho más intensa que la gravitatoria. En cambio, a escala mayor, existe un gran equilibrio de cargas positivas y negativas en los cuerpos, por lo que estos no suelen estar cargados y las fuerzas gravitatorias entre los cuerpos predominan sobre las fuerzas eléctricas cuando se trata de masas muy grandes. 5.- (1 punto) Nota: despreciar el efecto del campo gravitatorio en esta cuestión. Entre dos placas metálicas paralelas dispuestas horizontalmente se establece un campo eléctrico de módulo 4 x 103 N/C. Se sabe que la placa que está por encima está cargada a mayor potencial. En dicho campo penetra horizontalmente un electrón de izquierda a derecha con velocidad V. Datos: qe = -1,6 x 10-19 C; me = 9,11 x 10-31 kg. a) (0,25 ptos) Dibujar el problema planteado con todos los datos indicados y señalar hacia dónde va la fuerza que experimenta el electrón. 7 b) (0,25 puntos) Hallar el vector fuerza electrostática que sufre el electrón y su módulo. c) (0,5 puntos) Hallar el vector aceleración que sufre el electrón y su módulo. 8
