Electromagnetismo

Problemas de Electromagnetismo (1er. Semestre)


Problemas de Introducción I

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Problema 1.


El trabajo W = W(x) que deben realizar las fuerzas externas(no eléctricas), para transportar una carga q>0, con velocidad constante a la distancia “x” de otra carga Q,viene representado por la función W(x)=C/ x , cuyo gráfico indica el esquema.


¿ que signo tiene la carga “Q”?


si el trabajo “W” mide 10J, cuando x =2.0 m, ¿cuál es el trabajo de las fuerzas eléctricas cuando la carga “q” se traslada hasta la distancia x = 0.50?

W (x)
0x








---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Problema 2.
Consideramos tres cargas iguales de valor q > 0 y masa “m”, están colocadas en la inmediata vecindad de otra carga Q > 0, como indica el esquema a). El sistema se encuentra inicialmente retenido, de manera que se tiene unaconfiguración de reposo. La energía de este sistema, en esata configuración es Uo. En t = 0, se libera al sistema y las cargas de medida “q”, se disparan hacia el exterior. Asumiendo que la radiación experimentada por el movimiento de las cargas es despreciable, determine:
a) en forma cualitativa, el gráfico de la energía cinética de las cargas en función de las distancias existentes entre ellasen un instante cualquiera;
b) la distancia entre las cargas “q”, en el instante en el cual la mitad de la energía total inicial se ha transformado en energía cinética.
c) el trabajo total de las fuerzas externas que deberían aplicarse en cada carga “q”, si el sistema no se expande libremente, sino a velocidad constante.
Nota: considere en todos los casos que las cargas son puntuales.(a) (b)




Sistema no liberado Sistema liberado

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Problema 3.
Consideramos dos cargas fijas, de lamisma clase “q” y “2q”, ubicadas a distancia “a”. Una tercera carga “Q” se encuentra inicialmente retenida por fuerzas externas en un
punto P, que dista (3.a/4) de la carga “q”. Se libera la carga “Q”. Determine:
a) demuestre que existe una posición, donde la energía potencial del sistema es mínima;
b) en el estado final la carga realiza un movimiento armónico de pulsación “(”. Halle estapulsación;
c) el trabajo que realizan las fuerzas eléctricas para efectuar el transporte de la carga “Q” desde la posición inicial, hasta la posición media ocupada en el estado final.
q Q 2.q

3.a/4 a/4
Nota: para responder a la pregunta b), examinelo que ocurre cuando se desplaza una pequeña cantidad (x, alrededor de la posición encontrada en la parte a) y considere la aproximación: (1 + x) ( ( 1 + (.x, si (x 0, ubicadas a distancia fija “d”. Suponga que se extraen N electrones de una de ellas y se agregan a la esfera restante. Determine:
a) La fuerza eléctrica entre las dos esferas, una vez realizada la extracción;
b) Laextracción que debe realizarse para que la fuerza eléctrica sea de máximo módulo;
c) ¿Cuál es el comportamiento gráfico de la energía potencial, en función de la extracción que se realice en forma genérica?
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Problema 8.
Se tiene una carga “Q”, que debe distribuirse entre dos...