electricidad


TALLER No. 1 ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
APLICACIONES DE LA LEY DE GAUSS
1) Una esfera de 5 cm de radio está uniformemente cargada con una densidad de carga de 1.2·10-5/π C/m3.
A) Calcular el módulo del campo eléctrico a una distancia r del centro, en el interior (r5) de la esfera cargada.
B) Calcular el potencial en el centro r=0, de la esfera.
2) Un cilindro muy largo, macizo, de 5 cmde radio está uniformemente cargado en todo su volumen con una densidad de carga de 4·10-6 C/m3.
A) Determinar, razonadamente, la expresión del campo eléctrico dentro y fuera del cilindro.
B) Determinar la diferencia de potencial entre un punto situado en el eje del cilindro y otro a 15 cm del mismo.
3) Una placa plana, está uniformemente cargada, con una densidad de cargade σ=2/π109C/m2.
A)Calcular el módulo o magnitud del campo eléctrico.
B) Hallar la diferencia de potencial entre dos puntos situados a 1 cm y 8 cm de la placa

POTENCIAL Y ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
1) En una región del espacio hay un campo eléctrico uniforme de módulo 500 V/m. Un electrón está inicialmente en reposo
a)¿Cómo se moverá el electrón?
b) Calcule la energía cinética del electrón (en eV) cuandohaya recorrido 50 cm
c)¿Qué velocidad adquirirá luego de desplazarse 50 cm?
d) El trabajo que el campo hace sobre el electrón, ¿es positivo, negativo o nulo?
e) La energía potencial del electrón, ¿aumenta, disminuye o permanece constante?

2) Un ión de masa m = 2  1026 kg y carga e es disparado horizontalmente con una velocidad inicial v0= 24500 m/s entre dos placas horizontales cargadas. Elcampo eléctrico entre las placas es de 1500 Volt/metro. Estimar la longitud que deben tener las placas para que el electrón salga de la zona limitada por ellas en una dirección que forme un ángulo de 45º respecto a la horizontal.

3) En un experimento célebre(Rutherford) que ayudó a establecer la estructura del átomo, se disparaban partículas (núcleos de He) contra una lámina delgada de oro.a)¿Cuál es la menor distancia a la que una partícula (carga +2e) puede acercarse a un núcleo de oro(carga +79e) si su energía cinética inicial es de 4 MeV(mega electronvoltio) e incide frontalmente contra el núcleo?
b)¿Cuál debería ser su energía cinética inicial para hacer contacto con la superficie del núcleo? Considerar que hay contacto cuando la distancia entre el centro de la partícula  yel centro del núcleo se encuentran a una distancia menor o igual que 10 – 14 m

4) En el modelo de Bohr para el átomo de hidrógeno se considera que el electrón describe una órbita alrededor del núcleo (protón), de la misma manera que un planeta describe una órbita alrededor del Sol.
a)Suponiendo que dicha órbita fuera circular y que el protón no se mueve, demostrar que la relación entre laenergía cinética del electrón y la energía potencial es K = U/2.
b)Designando con r a la distancia entre el protón y el electrón demostrar que la energía mecánica puede expresarse como e2/80r
c) La energía de ionización es la energía necesaria para “arrancar” al electrón del núcleo. Es decir es la energía que debe recibir el átomo para que el electrón se aleje tanto del núcleo como para poderconsiderar que tanto K como U valen cero. Sabiendo que la energía de ionización del hidrógeno es 13,6 eV, calcular el radio de la órbita del electrón.
d)Calcule la velocidad del electrón en su órbita








POTENCIAL Y ENERGIA POTENCIAL PARA CARGAS PUNTUALES
1) El punto “A” está 40 mm arriba de una carga de -9 µC y el punto de “B” se localiza 60 mm debajo de la misma carga. Una cargade – 3nC se traslada desde el punto “B” hasta el punto “A”. ¿Cuál es el cambio registrado en la energía potencial ∆U?
∆U = 2.02 mJ

2) ¿A qué distancia de una carga de -7mC y otra carga de -3nC tendrá una energía potencial de 60mJ? ¿Qué fuerza inicial experimentará la carga de -3nC?
r = 3.15 mm
F= 19.04 N

3) Una carga de 6 µC se encuentra a 30 mm de otra carga de 16 µC.
Determinar:...