5_PROBLEMAS_2013

Departamento de Física
Guía de Problemas

5° año

2013

ELECTROSTÁTICA
Actividades, problemas de electrostática y... algo más
Para los siguientes problemas usar, de ser necesario:
K0 = 9.109 N m2 /C2, G = 6,67.10-11 N m2/kg2, ε0=8,85. 10-12 C2/N m2
1. Represente la densidad de carga y las líneas de campo eléctrico para las siguientes formas
conductoras asumiendo que la carga en la zona seobtiene por inducción de una nube de
tormenta común que en la base tiene densidad de carga negativa.
a)

b)

c)

2. ¿En qué se diferencian y en qué se parecen el campo eléctrico y el gravitatorio?
3. El átomo normal de Hidrógeno tiene un protón en su núcleo y un electrón en su órbita. La
carga del electrón es – 1,6 10 -19 C, su masa es 9,1 10 -31 kg; la carga del protón es + 1,6 10 -19
C y su masa es1,6 10 -27 kg. Suponiendo que el radio de la órbita que recorre el electrón es
5,3.10-11 m, y que la situación es estática, compare la fuerza de interacción gravitatoria con la
fuerza de interacción eléctrica entre el protón y el electrón.
Rta.: |FE| ≈ 2,4.1039 FG
4. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre un material conductor y un aislante? Dé ejemplos de
cada uno de ellos.
5. Suponiendo quesabemos que el vidrio frotado con seda se carga positivamente y que el
caucho frotado con lana se carga negativamente, ¿qué experiencia o experiencias podrían
realizarse para determinar si un electroscopio está cargado con carga de signo positivo?
6. Calcule y represente el vector campo eléctrico en un punto "A" situado a 10 cm de una carga
puntual de 10-6 C ubicada en el vacío.
a.
b.

Representecualitativamente el campo eléctrico en función de la distancia a la carga.
Si se coloca una carga puntual en "A": a) de 10-9 C; b) de -10-9 C, ¿cuál será el valor del
campo eléctrico?
Rta.: a) 9.105 N/C; b) 9.105 N/C.

7. En la atmósfera terrestre se suele tomar como valor promedio del campo eléctrico en buen
tiempo 120N/C y hacia abajo. Suponiendo que ponemos una partícula de 10-5 kg. en algún
puntode la atmósfera y observamos que queda suspendida. Determine: a) ¿Qué signo tiene y
cuánto vale la carga de la partícula? b) ¿Cuál debe ser la relación entre la carga y la masa de la
partícula para que quede suspendida en la atmósfera terrestre?
Rta.: a) negativo; 8,33.10-7C; b) 0,083C/kg
8. El campo eléctrico en tiempo bueno es una consecuencia, entre otras cosas, de la existencia de
carga en lasuperficie de la Tierra. Sabiendo que en los continentes el campo eléctrico medio es
de aproximadamente 120 N/C (120 V/m), a) estime a qué valor de carga por unidad de
superficie correspondería. b) Calcule si es posible, la carga total de la Tierra. Indique
19

claramente las suposiciones, pasos y datos que requirió para resolver el problema. (Sugerencia:
Resuelva antes el problema 19)
Rta.: a)1,06.10-9 C/m2; b) 540 kC
9. Analice las distintas posibilidades de movimiento de una carga en un campo eléctrico
uniforme.
a. ¿Cuál es la expresión que permitiría calcular el trabajo realizado por la fuerza
electrostática para desplazar esa carga dentro de un campo uniforme?
b. Si un electrón ingresa con una velocidad inicial de 2.106 m/s en una zona del campo
eléctrico terrestre uniforme de valor400 N/C con la misma dirección y sentido contrario
que dicho campo. ¿Cuál será su velocidad luego de recorrer 1 cm?
Rta.: 2,33.106 m/s
10. Teniendo en cuenta la resolución del problema 6.a, realice un gráfico cualitativo que
represente el trabajo realizado por la fuerza electrostática al alejar una carga puntual “q” de
una carga generadora “Q” que se encuentra a una distancia D conocida.
11.Asumiendo que el campo electrostático es un campo conservativo, es posible definir, al igual
que con el campo gravitatorio, una función potencial que caracterice las propiedades
electrostáticas del lugar, "potencial electrostático". Represente en un esquema las líneas de
campo eléctrico y de potencial electrostático para: a) un campo eléctrico uniforme, b) un
campo eléctrico creado por una carga...