Campoelectrico1



CUESTIONES Y PROBLEMAS DE CAMPO ELÉCTRICO

Ejercicio nº1
¿Cómo se manifiesta la propiedad de la materia denominada carga eléctrica?



Solución
La propiedad de la materia denominada carga eléctrica se manifiesta mediante fuerzas de atracción o de repulsión entre los cuerpos.



Ejercicio nº2
Dos cargas iguales +q se encuentran a una distancia r. Hallar la relación entre las fuerzas eléctricasentre ellas según que estén en el vacío o en el agua.
Dato: permitividad relativa del agua: 80,1.



Solución
La fuerza eléctrica entre ellas en el vacío es:

Fvacío
 1
4 0
⋅ q ⋅ q r 2
 9 ⋅10 9 ⋅ q
r 2
La fuerza eléctrica entre ellas en el agua es:
9 2
F  1 ⋅ q ⋅ q  9 ⋅10 ⋅ q  Fvacío
agua
4 0 ⋅  r
80,1 r 2
80,1
Por tanto, la fuerzaeléctrica entre las cargas es 80,1veces menor en el agua que en el vacío.



Ejercicio nº3
Calcula la intensidad del campo eléctrico creado en el vacío por una carga eléctrica de + 5 mC a una distancia de 20 centímetros.

Solución
La intensidad del campo eléctrico es:
q 5 ⋅10 −6
E  K ⋅  9 ⋅10 9 ⋅  1,13 ⋅10 6 N / C
r 20,2 2

Ejercicio nº4
Indica cuál es la magnitud, la dirección y el sentido de un campo eléctrico en el que una carga de - 2 mC experimenta una fuerza eléctrica de 0,02 N dirigida verticalmente hacia arriba.
Solución
El campo eléctrico sobre la carga q es:
r r −2
E  F ⇒ E  2 ⋅10  10000 N / C
q 2 ⋅10 − 6
La dirección del campoeléctrico es el de la fuerza (vertical) y el sentido, el contrario (hacia abajo) por ser la carga eléctrica negativa.


Ejercicio nº5
Calcula el potencial eléctrico en un punto situado a una distancia de 25 centímetros de un conductor que tiene un exceso de carga positiva de + 3 nC.



Solución
−9
V  K ⋅ q  9 ⋅10 9 ⋅ 3 ⋅10  108V
r 0,25



Ejercicio nº6
¿Hacia dónde se muevenespontáneamente las cargas positivas en un campo eléctrico?¿Y
las cargas negativas?



Solución
En un campo eléctrico las cargas positivas se mueven espontáneamente hacia los potenciales decrecientes. Las cargas negativas, por el contrario, se mueven espontáneamente hacia los potenciales más altos.



Ejercicio nº7
¿Qué relación hay entre la constante eléctrica de un medio material y lapermitividad del vacío?



Solución
El cociente entre la constante dieléctrica de un medio material y la permitividad o constante dieléctrica del vacío se denomina permitividad relativa o constante dieléctrica relativa e del medio, y es una constante característica del mismo:
  
0



Ejercicio nº8
Ordenar de mayor a menor las siguientes cargas eléctricas: 0,002 mC; 0,005 C; 3 mC; 4
000 pC; 6 000 nC.Solución
Se tiene:
0,002 mC  0,002 ⋅10 −3 C  2 ⋅10 −6 C
0,005 C  5 ⋅10 −3 C
3 C  3 ⋅10 −6 C



4000 pC  4000 ⋅10−12 C  4 ⋅10−9 C
6000 nC  6000 ⋅10−9 C  6 ⋅10−6 C
Por tanto:
0,005 C > 6000 nC > 3 mC > 0,002 mC > 4000 pC



Ejercicio nº9
¿Qué forma tienen las superficies equipotenciales de un campo eléctrico creado por una carga puntual?



Solución
El potencial eléctrico a una distanciar de la carga puntual q es:

V  K ⋅ q r
En este caso, el potencial V será igual en todos los puntos que se encuentran a la misma distanciar de la carga. Por tanto, las superficies equipotenciales del campo eléctrico creado por una carga puntual son esferas concéntricas centradas en la carga.



Ejercicio nº10
Dos esferas metálicas, una de radio R y la otra de radio 2R, están cargadas con unacarga Q
cada una de ellas.
a) ¿Qué relación hay entre los potenciales de ambas esferas?
b) Si se unen mediante un hilo conductor, ¿pasará carga eléctrica de la una a la otra?



Solución
a) El potencial eléctrico en la superficie de una esfera conductora de radio R con una carga eléctrica Q es:
V  K ⋅ Q R
Por tanto, los potenciales de ambas esferas son:
V  K ⋅ Q ; V
 K ⋅ Q
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