Guia 03 Vitacura

Departamento de F´ısica, UTFSM

F´ısica General II / Prof: A. Brunel.

FIS120: F´ISICA GENERAL II
GU´IA #3: Potencial El´
ectrico.
Objetivos de aprendizaje
Esta gu´ıa es una herramienta que usted debe usar para lograr los siguientes objetivos:
Aplicar conceptos de trabajo y energ´ıa al estudio de la electrost´atica.
Comprender, calcular y aplicar los conceptos de potencial el´ectrico, tanto paradistribuciones
de cargas puntuales como continuas.
Comprender relaci´on entre campo el´ectrico y potencial el´ectrico.

I. Preguntas conceptuales
Responda usando argumentos t´ecnicos las siguientes preguntas. Ap´oyese en gr´aficos y ecuaciones
seg´
un corresponda. Sea preciso y claro en sus respuestas. Ver cap´ıtulo 30 del libro1
a) ¿Cu´al es la diferencia entre potencial el´ectrico y energ´ıapotencial el´ectrica?
b) Una carga negativa se mueve en la direcci´on de un campo el´ectrico uniforme. ¿La energ´ıa
potencial de la carga se incrementa o disminuye?
c) Una campo el´ectrico uniforme es paralelo al eje x. ¿En qu´e direcci´on se puede desplazar una
carga el´ectrica sin tener que realizar ning´
un trabajo externo sobre la carga para moverla?
d ) Explique porqu´e, bajo condiciones deequilibrio est´atico, todos los puntos sobre un conductor
deben estar al mismo potencial.
e) ¿C´omo cambia la diferencia de potencial entre dos puntos cualquiera A y B, cuando se cambia
el punto de referencia?
f ) Describa la relaci´on entre trabajo, energ´ıa potencial y potencial el´ectrico.
g) Describa la relaci´on entre las l´ıneas de campo el´ectrico y las superficies equipotenciales.
h) Loselectrones ¿tienden a ir a regiones de elevado potencial o de bajo potencial?
i) Dos puntos A y B se encuentran al mismo potencial, ¿significa necesariamente esto que no se
efect´
ua trabajo para llevar una carga positiva de prueba de un punto a otro? ¿Significa que
no tendr´a que ejercerse fuerza para llevar la carga de prueba de un punto a otro?
j ) Si el potencial es igual a una constante en todauna regi´on del espacio, V (x, y, z) = cte, ¿que
se puede decir con respecto a E en esa regi´on?

1 Haliday, Resnick and Krane, volumen 2 cuarta edici´
on. Y/O los cap´ıtulos correspondientes de cualquiera de los otros
libros de consulta.

1

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F´ısica General II / Prof: A. Brunel.

II. Problemas propuestos.
(1) En la F igura 1 se muestra una varilla cargadapositivamente (de forma uniforme). Desde el punto A se libera
(desde reposo) una part´ıcula de masa
M = 1, 5 · 10−7 [kg] y carga q = 2 · 10−6 [C].
Se observa que su rapidez al pasar por el
punto B es 40[m/s]. No hay actuaci´on de
agentes externos.
La diferencia V (B) − V (A) del potencial
el´ectrico, es:

a) Una carga de prueba q0 , con masa m,
es puesta en reposo en el punto P indicado en la F igura 3a.Las tres cargas
fuentes quedan clavadas (fijas). Luego
de un largo tiempo ¿Cu´al es aproximadamente la magnitud de la velocidad
de la carga de√prueba?
Dato: qm0 = − 2 · 10−9 [C/kg]
b) Un agente externo cambia la configuraci´on de la F igura 3a, moviendo
lentamente las cargas q2 y q3 , a las
posiciones T4 y T5 , como muestra la
F igura 3b. ¿Cu´al es el trabajo que debe realizar el agente externo?Figura 1
Varilla

A

B

(2) La F igura 2 representa las l´ıneas de campo
y superficies equipotenciales (l´ıneas punteadas) de un sistema de cargas que genera
un campo el´ectrico uniforme de magnitud
E0 . Si la distancia entre los puntos A y B es
20[cm] ¿Cu´al es la magnitud de campo E0 ?
Para ser consistentes con el potencial de las
superficies, ¿qu´e direcci´on deben tener las
l´ıneas de campo,izquierda o derecha?

(4) Dos cargas el´ectricas positivas puntuales de
igual magnitud, est´an ubicadas sobre el eje
y como muestra la figura. Determine en
que ubicaciones sobre el eje x el potencial
el´ectrico creado por est´as cargas, en esos
puntos, es la mitad del potencial el´ectrico
en el origen.
Figura 4

Figura 2

y
Q

a
P

B

A

x
a
Q

200 V

450 V

700 V

(5) Tres placas de material...