Guìa Electro Fìsica

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO. INSTITUTO DE FÍSICA. FIS 331 FÍSICA GENERAL ELECTROMAGNETISMO ELECTROSTÁTICA 1 Preguntas Conceptuales A) ¿Qué es la carga eléctrica? ¿En qué unidades se mide en el Sistema Internacional? ¿Cuántas cargas fundamentales hay en átomo de cobre? B) ¿En qué se diferencia un material conductor de uno aislante? C) ¿Qué diferencia hay entre que un materialconductor “adquiera” carga por inducción y un material aislante se “polarice”? D) Compare la Ley de Gravitación Universal con la Ley de Coulomb. Identifique similitudes y diferencias. E) Un objeto de material aislante (peineta, bolígrafo, etc.) frotado con otro (género, piel, etc.) puede atraer pedacitos de papel. Haga la prueba. Si el papel está inicialmente descargado, explique cómo se produce laatracción.

Respecto de la figura (Antes y Después): F) Explique por qué la barra atrae a la bola, aun cuando esta última está inicialmente neutra. G) Explique cómo podría cargar una bola sin tocarla con la barra. H) Repita la pregunta A) si la esfera es aislante.

Problemas Varios. 1. Suponga que la Tierra y la Luna adquieren cantidades iguales de carga negativa en exceso. A) ¿Cuál debiera serla carga adquirida por cada cuerpo para que la repulsión electrostática justo cancelara la atracción gravitacional? B) ¿Cuántos electrones en exceso tendría cada cuerpo? C) ¿Dependen sus respuestas anteriores de la distancia Tierra-Luna?

2. Un globo de goma puede cargarse fácilmente por frotación. Suponga que tiene 2 globos con Helio, de idéntica carga en exceso, atados con cuerdas (verfigura). A) Determine la carga en exceso de cada globo y la tensión de la cuerda. m0 = masa de cada globo vacío = 10 [g] D = diámetro de cada globo = 30 [cm] ρhelio = 0,18 [kg/m3] ρaire = 1,29 [kg/m3] l = 1,5 [m] θ = 30° B) Si el globo de la izquierda pierde la mitad de la carga en exceso, ¿cómo flotarán los globos? 3. Una gota de aceite de radio igual a 1,64*10-6 [m] y una densidad de masa de 8,51*102[kg/m3] es soltada de manera que justo luego de comenzar a caer entra en una región donde existe un campo eléctrico uniforme orientado verticalmente hacia abajo. Ajustando la magnitud del campo eléctrico se observa que la gota queda levitando cuando campo ha alcanzado los 1,92*105 [N/C] A) Encuentre el valor y signo de la carga eléctrica de la gota de aceite. B) Exprese su resultado en términosde e, el valor de la carga fundamental. ¿A cuántas cargas fundamentales corresponde? ¿Es posible tener fracciones de la carga fundamental?

4. Suponga que las cargas puntuales Q1 y Q3 están fijas en el espacio. A) ¿A qué distancia “x” debe ponerse una carga Q2 para que la fuerza electrostática resultante sobre ella sea nula? B) ¿Depende su respuesta anterior de la magnitud de las cargas? C) ¿Elequilibrio resultante, es estable? Ayuda: considere que ocurre si la carga Q2 se aparta un poco en distintas direcciones. 5. Para la disposición de la figura: A) Determine el vector fuerza electrostática sobre la carga q1.
q1 = +e
Q1 X Q2 Q3 = 2Q1

d

B) Si separa el espacio en tres regiones simétricas y adyacentes a las aristas del triángulo, y una cuarta región interna al mismo, ¿es posibleque exista un punto en el espacio donde el campo eléctrico sea nulo? Comente. C) Si desea “bajar” la carga q1 al punto medio entre las otras dos cargas, ¿cuánto trabajo tendría que realizar?
q3= -2e

a

a

a

q2 = +e

6. Encontrar analíticamente la forma de las líneas de fuerza, puede ser un ejercicio matemático bastante complicado, pero siempre es posible formarse una ideacualitativa, analizando cada situación en particular. Dibuje, en forma aproximada las líneas de fuerza del campo eléctrico para las siguientes situaciones

7. Considere una región donde las líneas de campo están dadas como indica la figura.
A) Una carga –q es soltada en el punto e. Dibuje la trayectoria que ésta seguirá. (1 pts.) B) Suponga que mueve lentamente una carga +q desde f hasta g, siguiendo...