Fisica

Facultad De Ingeniería

Física 21

Fuerza Electrostática

Una esfera cargada electrostáticamente negativa, cuya masa es de 4,5 . 10 -3 kgrs, cuelga de una cuerda de 2 mts de longitud y seencuentra ubicada entre dos placas plano-paralelas cargadas opuestamente, como se muestra en la figura. En la situación de equilibrio electrostático, la esfera se ha desplazado 2,0 cm de su posiciónoriginal. Si el campo electrostático entre las dos placas viene dado por el valor de 3,0 . 10 -14 new por carga elemental (electrón).

Calcule:

a) la magnitud de la fuerza eléctrica ejercida sobrela esfera.

b) La carga eléctrica en exceso que posee la esfera.

c) La densidad superficial de carga, de las placas, si eta densidad es uniforme y la separación entre ellas es losuficientemente pequeña para que la intensidad de campo eléctrico sea uniforme en el espacio

[pic]

SIMBOLOS DEL DIAGRAMA

L: longitud de la cuerda

T: tensión

P: peso de la esfera

d: distanciade separación cuando actúan las placas

PL: placas

Fe: fuerza electrostática que se genera

θ: ángulo------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

[pic]

L : 2m

d: 2cm = 0.02 m

a) [pic] =? magnitud de la fuerza eléctrica

b) q =? exceso de carga

c) D=?densidad lineal de las placas

Si la esfera se encuentra en equilibrio, sabemos de la primera ley de newton que la fuerza resultante que actúa sobre ella, debe ser nula. Siendo la fuerza eléctrica una delas fuerzas que actúan sobre el objeto en cuestión, es posible determinarla a partir de un diagrama de fuerzas.

[pic]

SIMBOLOS DEL DIAGRAMA

T: tensión

Tx: componente de la tensión en eleje x

Ty: componente de la tensión en el eje y

P: peso de la esfera

Fe: fuerza electrostática que se genera

θ: ángulo

La fuerza eléctrica va dirigida en sentido contrario al campo,...