Física

Departamento de F´
ısica, UTFSM

F´
ısica General II / Prof: A. Brunel.

FIS120: F´
ISICA GENERAL II
GU´ #1: Campo el´ctrico, Ley de Coulomb
IA
e
Objetivos de aprendizaje
Esta gu´ es una herramienta que usted debe usar para lograr los siguientes objetivos:
ıa
Entender los fen´menos de atracci´n y repulsi´n propios de las cargas el´ctricas, as´ como sus
o
o
o
e
ı
leyes deconservaci´n y propiedades de cuantizaci´n.
o
o
Comprender, calcular y aplicar la ley de Coulomb para el c´lculo de fuerzas entre cargas
a
puntuales.
Aplicar la ley de Coulomb para el c´lculo de fuerzas entre distribuciones de carga continua.
a
Definir el concepto de Campo El´ctrico y su significado en t´rminos de la fuerza el´ctrica.
e
e
e
Calcular el Campo El´ctrico para distribuciones decargas puntuales y continuas.
e

I. Preguntas conceptuales
Responda usando argumentos t´cnicos las siguientes preguntas. Ap´yese en gr´ficos y ecuaciones
e
o
a
seg´n corresponda. Sea preciso y claro en sus respuestas. Ver cap´
u
ıtulos 27 y 28 del libro1
a) ¿Qu´ es la carga el´ctrica? ¿en qu´ unidades se mide? ¿porqu´ se dice que la carga se conserva?
e
e
e
e
b) ¿En qu´ se diferenciaun material conductor de uno aislante?
e
c) Una varilla cargada atrae part´
ıculas de polvo de corcho seco, las cuales, despu´s de tocar la
e
varilla a menudo se alejan violentamente. Explique este fen´meno.
o
d ) Si frota en´rgicamente una moneda con los dedos, no lograr´ que resulte cargada por la
e
a
fricci´n, ¿porqu´?
o
e
e) ¿Porqu´ los experimentos de electrost´tica no funcionanen los d´ h´medos?
e
a
ıas u
f ) Las l´
ıneas de campo el´ctrico nunca se cruzan ¿por qu´? Demuestre.
e
e
g) Dibuje las l´
ıneas de campo el´ctrico que rodean dos cargas el´ctricas separadas por una
e
e
distancia L, cuando: (i) ambas son negativas, (ii) ambas son positivas, y (iii) una es positiva
y la otra negativa.
h) Dos cargas puntuales de magnitud y signo desconocidos est´nseparadas una distancia d. El
a
campo el´ctrico es cero en un punto entre las cargas, sobre la l´
e
ınea que las une. ¿Qu´ puede
e
concluirse acerca de las cargas?
i) Dos cargas puntuales de magnitud y signo desconocidos est´n fijas separadas una distancia
a
→
−
d. ¿Podemos tener E = 0 en puntos fuera del eje que las une? Explique.
j ) Tres cargas puntuales de igual de magnitud (distintade cero), pero signos desconocidos est´n
a
fijas en los vertices de un tri´ngulo equil´tero. ¿qu´ se debe cumplir para que el campo
a
a
e
el´ctrico sea cero en el centro del tri´ngulo? ¿puede el campo el´ctrico ser cero sobre uno de
e
a
e
los lados del tri´ngulo?
a
1 Haliday, Resnick and Krane, volumen 2 cuarta edici´n. Y/O los cap´
o
ıtulos correspondientes de cualquiera de los otroslibros de consulta.

1

Departamento de F´
ısica, UTFSM

F´
ısica General II / Prof: A. Brunel.

II. Problemas propuestos
(3) Tres cargas el´ctricas puntuales (Q1 , Q2 y
e
Q3 ), todas de magnitud Q se encuentran
ubicadas en los v´rtices de un tri´ngulo
e
a
equil´tero de lado a. Tal como muestra la
a
siguiente figura.
Determine la magnitud de la fuerza el´ctrie
ca queexperimenta cada una de ellas.

(1) Tres cargas el´ctricas “fuentes” q1 , q2 y q3 ,
e
est´n situadas en los puntos P1 , P2 y P3
a
se˜alados en la F igura 1a.
n
Datos: q1 = −25Q, q2 = 9Q y q3 = 16Q
y

¦

£

P

Figura 1b
q
¢

q

P

 

Figura 1a

q

P

P

£

y

¡

¡

y

3d

Q

q

¢

 

P

P

¦

q

x

P

P

¥

¤

¤

4d

Figura 3

x¥

q



3d

4d

a

a

P

(4) Un alambre rectil´
ıneo de longitud L se ubica sobre el eje x centrado en el origen (entre coordenadas x = −L/2 y x = L/2).
el alambre tiene densidad lineal de carga
uniforme λ.
y
Figura 4

P



(2) Tres cargas ”fuentes”q1 = −Q, q2 = +Q y
q3 = −Q, est´n situados en los puntos T1 ,
a
T2 y T3 mostrados en la F igura 2.

Q

...