Interacciones electricas

Fundamentos de Electricidad y Magnetismo

Darío Rodríguez

1. EJERCICIOS SOBRE INTERACCIONES ELÉCTRICAS

1.1 En el átomo de hidrógeno el electrón y el protón están separados una distancia
media de 0.53 × 10-10 m e interactúan gravitacional y eléctricamente. Determine los
valores de estas fuerzas y su respectivo cociente.
1.2 En el núcleo de helio los protones están a una distancia delorden de 10 -14 m.
Calcule los valores de las fuerzas eléctricas y gravitaci onales entre ellos y su respectivo
cociente.
1.3 Las monedas de $100 están hechas casi totalmente de cobre y tienen una masa
aproximada de 5.3 g. ¿Cuántos electrones y cuántos protones hay aproximadamente en
una de estas monedas?
1.4 La Tierra y la Luna están acopladas gravitacionalmente y separadas 3.84 × 108 m.¿Cuánta carga eléctrica habría que colocar aproximadamente en cada una de ellas para
cancelar la fuerza gravitacional con la fuerza eléctrica?
1.5 Cuatro cargas puntuales están fijas en los vértices de un cuadrado como se indica
en la Figura 51. Si cada una tiene una magnitud de 2.00 × 10 -6 C y el cuadrado tiene 10
cm de lado, determine el vector de fuerza eléctrica que experimenta cada carga.1.6 Calcule el campo eléctrico que produce el protón a la distancia donde está el
electrón en el átomo de hidrógeno. Vea el ejercicio 1.1.
1.7 Determine el campo eléctrico producido por un protón a la distancia donde está el
otro protón, en el núcleo de helio. Vea el ejercicio 1.2.
1.8 Halle el campo eléctrico que produce el núcleo del átomo de cobre, a la distancia
de los electrones másexternos.
1.9 Con respecto al ejercicio 1.4, calcule el campo eléctrico producido por la carga
calculada para la Tierra, a la distancia donde está la Luna. ¿Cuánto valdría el campo
sobre la superficie terrestre?
1.10 Para la distribución de cargas puntuales indicada en el ejercicio 1.5 determine el
vector de campo eléctrico en el centro del cuadrado y en el punto medio de cada uno de
sus lados.Vea la Figura 51.
1.11
Para el dipolo eléctrico determine los vectores de campo eléctrico
correspondientes a cualquier punto sobre el eje vertical del dipolo, según la Figura 52a.

Sugerencia: Divida el eje en tres regiones: una a cada lado hacia fuera de las cargas y
otra en la zona intermedia entre ellas. Use la variable r para localizar cada punto con
respecto al centro del dipolo.
1.12Para el sistema de dos cargas puntuales positivas de la Figura 52b halle los
vectores de campo eléctrico correspondientes a cualquier punto sobre el eje vertical y
a cualquier punto sobre el eje horizontal.
Sugerencia: Tenga en cuenta las consideraciones hechas para hallar la solución
correspondiente al dipolo.
1.13 Una línea infinita de carga positiva tiene una densidad lineal uniforme  =5.20
× 10-3 C/m. Halle los valores del campo eléctrico producido por esta línea a las
distancias radiales de 1.00 m y 2.00 m de la misma, respectivamente.
1.14 Un plano infinito de carga positiva tiene una densidad superficial uniforme  =
2.50 × 10-4 C/m2. Determine el valor del campo eléctrico para cualquier punto cercano
al plano.
1.15 Una esfera de carga negativa tiene una densidadvolumétrica uniforme  = 2.00 ×
10-5 C/m3 y un radio de 50 cm. Calcule los valores del campo eléctrico en los puntos
situados a 10 cm del centro, a 50 cm del centro y a 5.00 m del centro. ¿Cambiarían sus
respuestas si toda la carga de la esfera estuviera uniformemente distribuida únicamente
en su superficie? ¿Por qué?
1.16 Si la Tierra tuviera una densidad superficial uniforme de carga negativa  =1
electrón/m2, ¿qué valor tendría el campo eléctrico sobre su superficie?
1.17 ¿Cuánto vale el flujo del campo eléctrico a través de a) una esfera de Gauss
b) un cubo de Gauss
que encierra simétricamente a) una carga puntual negativa -q ?
b) la distribución de cargas del ejercicio 1.5?
1.18 Para el dipolo y para el sistema de dos cargas puntuales positivas indicados en la
Figura 53...