Electricidad

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CAMPO ELÉCTRICO

7.1. FENÓMENOS DE ELECTRIZACIÓN
1. Un péndulo electrostático es un dispositivo formado por una esfera ligera, de material aislante, suspendida de un hilo de masa despreciable. Utilizando ese dispositivo, explica los siguientes fenómenos: a) Si acercamos al péndulo una barra de ámbar, de plástico o de ebonita frotada previamente con lana, se atraen, pero, si entran encontacto, se repelen. b) Si repetimos la experiencia con una barra de vidrio que hemos frotado con una tela de seda, se produce de nuevo el mismo fenómeno. c) Si, previamente frotadas, aproximamos simultáneamente la barra de ámbar y la barra de vidrio al péndulo, sin que las dos barras estén en contacto, sobre el péndulo no se produce ningún efecto. d) Al acercar dos péndulos que han estado encontacto con sendas barras de ámbar o de vidrio frotadas, se repelen. Pero si uno de los péndulos ha estado en contacto con una barra de vidrio y el otro con una barra de ámbar, ambas frotadas, al acercarlos se atraen. Para interpretar los fenómenos que describe el enunciado, hemos de suponer que, al frotarlas, las barras adquieren una propiedad a la que denominamos carga eléctrica. Teniendo esto encuenta: a) La carga que adquiera la barra de ámbar, plástico o ebonita es negativa; al acercarla al péndulo atrae electrostáticamente las cargas positivas inducidas en este (cuerpo inicialmente neutro a nivel electrostático). Cuando se tocan la barra y el péndulo, se transfieren electrones a este último, que ya no será neutro. Se produce entonces una repulsión electrostática. b) La carga que adquiereel vidrio es positiva. La atracción se produce en este caso entre ella y la carga negativa que induce en el péndulo, y la repulsión, entre cargas positivas después de entrar en contacto la barra y el péndulo. c) Ello es debido a la existencia de dos tipos opuestos de carga: negativa, la que adquiere el ámbar, y positiva, la que adquiere el vidrio tras frotarlos. d) Este fenómeno confirma laexistencia de dos tipos opuestos de carga. En el primer caso, se repelen, ya que a ambos péndulos se les ha transferido el mismo tipo de carga (negativa el ámbar, y positiva, el vidrio); en el segundo caso, el vidrio transfiere a un péndulo carga positiva y el ámbar, al otro, carga negativa, por lo que se atraen electrostáticamente.

7.2. LEY DE COULOMB
1. La distancia que separa entre sí los dosprotones de un núcleo de helio es del orden de 1 fm (10−15 m):
Unidad 7. Campo eléctrico 1

a) Calcula el módulo de la fuerza que ejerce cada uno de los protones sobre el otro. b) Esta fuerza, ¿es de atracción o de repulsión? Dato: qp = 1,6 · 10−19 C a) El módulo de la fuerza que ejercen entre sí dos cargas eléctricas viene dado por: F =K⋅ Q⋅q 1, 6 ⋅ 10 −19 ⋅ 1, 6 ⋅ 10 −19 = 230, 4 N = 9 ⋅ 10 9 ⋅(1 ⋅ 10 −15 ) 2 r2

b) La fuerza es de repulsión, dado que las cargas son del mismo signo, positivo. 2. ¿Cómo podemos justificar la estabilidad nuclear de un átomo que tenga más de un protón en el núcleo? La estabilidad nuclear es producida por la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidos entre sí los nucleones, a pesar de la repulsión electrostática. Estudiamos esta interacción en la últimaparte del libro, en la unidad de física atómica y nuclear. Si mantenemos constantes las demás variables (tipo de partículas, carga, masa y distancia a que se encuentran), la intensidad de la fuerza nuclear fuerte que actúa entre dos partículas es más de cien veces superior a la intensidad de la fuerza electrostática.

7.3. INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO
1. Calcula la intensidad del campoeléctrico que crea en el origen del sistema de referencia un dipolo formado por dos cargas, de +1 mC y −1 mC, situadas en − (1,0) m y (−1,0) m, respectivamente. Si colocamos en el origen del sistema de referencia una carga de 5 mC, ¿a qué fuerza eléctrica estará sometida? La representación esquemática de la situación física que plantea el enunciado de la actividad es la siguiente:
y (m)

q1 = –1mC...