Problemario de campos electricos

UNIDAD TEMÁTICA I

CAMPOS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS ESTÁTICOS

CARGA ELÉCTRICA TAREA 1 (4 puntos)

1. Una carga negativa de [pic] ejerce una fuerza hacia arriba de 0.200 N sobre una carga desconocida que está a 0.300 m directamente debajo de ella. a) Cuales son la magnitud y el signo de la carga desconocida? b) ¿Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza que la cargadesconocida ejerce sobre la carga de [pic]?

Aplicando directamente la ley de Coulomb (ec. 21.2) del libro de texto

a) [pic]

despejando q2 y sustituyendo,

[pic]

 b) [pic] N, y es de atracción.

1.- ¿Qué distancia de separación debe existir entre dos cargas puntuales q1 = 10.0 µC y q2 = - 20.0 µC para que lafuerza electrostática entre ellas tenga una magnitud de 10 N. R = 0.424 m.

2.- Entre dos partículas de igual carga, sostenidas a 5 x 10 - 3 m de separación, se sueltan desde el reposo. Se observa que la aceleración inicial de la primera partícula es de 2.0 m/s2 y la de la segunda es de 5.0 m/s2. Si la masa de la primera es 4.1 x 10-7 kg, ¿cuáles son a) la masa de la segunda y (b) lamagnitud de la carga de cada una? R = a) m 2 = 1.64 x 10 – 7 Kg., b) q = 4.77 x 10 – 11 C.

3.- Un par de esferas conductoras con la misma carga están sujetas en un lugar, se observa una fuerza electroestática de atracción de 0.230 N entre ellas cuando están separadas por 60.0 cm, de centro a centro. Las esferas se conectan entonces por un delgado alambre conductor. Cuando este se retira,las esferas se repelen entre sí con una fuerza electroestática de 0.0172 N. ¿Cuáles fueron las cargas iníciales sobre las esferas? R = a) q1 = 2.19 x 10 – 16 C, b) q2 = 5.45 x 10 – 7 C.

4.- ¿Cuánta carga existe (en coulombs) en 20 kg de electrones?
R = q1 = - 3.51 x 10 – 12 C

5.- La magnitud de la fuerza electrostática entre dos iones idénticos separados por una distancia de 7.0 x 10-10 m es de 3 x 10 – 9 N. a) ¿Cuál es carga de cada ion? b) ¿Cuántos electrones “faltan” de cada ion (dando así al ion su desequilibrio de carga)? R = a) q = 4.04 x 10 – 19 C., b) n = 2.52 electrones.

6.- Se pretende dejar una moneda con una carga de + 2.0 x 10 – 7 C, ¿Cuántos electrones tendrían que retirarse de la misma? R = n = 1.25 x 10 12

CAMPO ELECTRICO TAREA 2 (4 puntos)1. ¿Cuál es el campo eléctrico de un núcleo de hierro a una distancia de [pic] m del núcleo? El número atómico del hierro es 26. Suponga que se puede tratar el núcleo como una carga puntual. b) Cuál es el campo eléctrico de un protón a una distancia de [pic] del protón? (Éste es el radio de la órbita del electrón en el modelo de Bohr del estado fundamental del átomo de hidrógeno).Aplicamos la formula 21.6 del libro de texto

a) [pic] [pic]

b) [pic] [pic]

7.- Encuentre la magnitud de una carga puntual cuyo campo eléctrico situado a 60 cm tiene una magnitud de 5.0 N/C. R = q = 2 x 10 – 10 C.

8.- El átomo de uranio 238 tiene un radio nuclear de 9.0 fm y su número atómico es Z = 92 g. Suponga que dentro del núcleo la carga positiva seencuentra distribuida de manera uniforme. Encuentre la magnitud y la dirección del campo eléctrico en la superficie del núcleo debido a la carga positiva. R = E = 1.62 x 10 21 N/C.

9.- Dos cargas puntuales q1 = 3.1 x 10 – 8 C y q2 = - 2.0 q1 están fijas en un lugar a 100 cm de separación. Encuentre el punto a lo largo de la recta que pasa por las dos cargas en las cuales el campoeléctrico es cero.
R = x = 3.41 m

10.- Un electrón y un protón están separados a 6.2 nm uno del otro. Calcule el momento del dipolo eléctrico. R = P = 9.92 x 10 -28 C.m.

11.- En un campo eléctrico uniforme de magnitud igual a 3.00 x 10 4 N/C se suelta desde el reposo un protón. Calcule la aceleración de protón (desprecie la gravitación). R = a = 2.87 x 10 4 m/s2

12.- a) ¿Qué aceleración...