Taller potencial

Ley de Gauss (Flujo y Campo Eléctrico)
1. Algunos aviones modernos están hechos principalmente de
materiales compuestos que no conducen la electricidad. La U.S.
Federal Aviation Administration requiere que tales aviones
tengan conductores bajo sus superficies para que los protejan
cuando vuelen en medio de tormentas. Explique la física que
sustenta este requerimiento.
2. Una lámina planatiene forma rectangular con lados de longitud
0.8 m y 0.5 m. La lámina está inmersa en un campo eléctrico
uniforme de magnitud 45 N/C dirigido a 40° con respecto al
plano de la lámina. a) Encuentre la magnitud del flujo eléctrico
a través de la lámina. b) ¿La respuesta al inciso a) depende de
la forma de la hoja? ¿Por qué? c) Para qué ángulo f entre la
normal a la hoja y el campo eléctrico,la magnitud del flujo a
través de la hoja es: i) máxima y ii) mínima? Explique sus
respuestas.
3. Un cubo tiene lados con longitud L=0.5 m. Se coloca con una
esquina en el origen, como se muestra en la figura. El campo
eléctrico no es uniforme, pero está dado por
(−2 𝑁⁄𝐶. 𝑚)̂ +
(4 𝑁⁄𝐶. 𝑚)𝑘̂ . a) Calcule el flujo eléctrico a través de cada una
de las seis caras del cubo, S1, S2, S3, S4, S5 yS6. b) Determine
cuál es la carga eléctrica total dentro del cubo.
4. Las tres esferas pequeñas que se muestran en la figura tienen
cargas q1 = 4 nC, q2
=-7.8 nC y q3 = 2.4
nC. Calcule el flujo
eléctrico neto a
través de cada una
de las siguientes
superficies cerradas que se ilustran en sección transversal en la
figura: a) S1; b) S2; c) S3; d) S4; e) S5. f) Las respuestas para losincisos a) a e), ¿dependen de la manera en que está distribuida
la carga en cada esfera pequeña? ¿Por qué?
5. Una carga puntual de 5 µC se localiza en el eje x en x = 4 m, cerca
de una superficie esférica de radio 3 m con centro en el origen.
a) Calcule la magnitud del campo eléctrico en x = 3 m.
b) Determine la magnitud del campo eléctrico en x = -3 m. c) De
acuerdo con la ley de Gauss, elflujo neto a través de la esfera es
igual a cero porque no contiene carga. Pero el campo debido a la
carga exterior es mucho más fuerte en el lado cercano a la esfera
(por ejemplo, en x = 3 m) que en el lado alejado (en x = -3 m).
Entonces, ¿cómo puede ser igual el flujo hacia la esfera (en el lado
cercano) que el flujo hacia fuera de ella (en el lado lejano)? Dé
una explicación; un diagramaserá de utilidad.
Energía y Potencial Eléctrico
1. Una carga puntual q1 se mantiene estacionaria en el origen. Se
coloca una segunda carga q2 en el punto 𝑎, y la energía potencial
eléctrica del par de cargas es 5.4𝑥10−8 𝐽. Cuando la segunda
carga se mueve al punto b, la fuerza eléctrica sobre la carga
realiza −1.9𝑥10−8 𝐽 de trabajo. ¿Cuál es la energía potencial
eléctrica del par de cargascuando la segunda carga se encuentra
en el punto b?
2. Un campo eléctrico uniforme está dirigido hacia el este. El punto
B está a 2 m al oeste del punto A, el punto C está a 2 m del punto

3.

4.

5.

6.

A, y el punto D se localiza a 2 m al sur de A. En cada punto, B, C y
D, ¿el potencial es mayor, menor o igual al del punto A? Exponga
el razonamiento que sustenta sus respuestas.Antes del advenimiento de la electrónica de estado sólido, en los
aparatos de radio y otros dispositivos se usaban bulbos de vacío.
Un tipo sencillo de bulbo de vacío conocido como diodo consiste
en esencia en dos electrodos en el interior de un compartimiento
al alto vacío. Un electrodo, el cátodo, se mantiene a temperatura
elevada y emite electrones desde su superficie. Entre el cátodo y
elotro electrodo, conocido como ánodo, hay una diferencia de
potencial de algunos cientos de volts, con el ánodo en el
potencial más
alto. Suponga
que en un
bulbo de vacío
en particular el
potencial del
ánodo es 295 V
mayor que el
del cátodo. Un electrón sale de la superficie del cátodo con
rapidez inicial igual a cero. Calcule su rapidez al incidir en el
ánodo.
Un alambre muy largo...