Problemario de electricidad y magnetismo

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
PROBLEMARIO # 1
GRUPO 2AM2
FECHA DE ENTREGA: MARTES 18 DE FEBRERO DE 2014
1) Compárense las magnitudes de la fuerza gravitacional de atracción y de la fuerza eléctrica de atracción
entre el electrón y el protón de un átomo de hidrógeno. De acuerdo con la mecánica de Newton ¿Cuál
es la aceleración del electrón? Si se supone que la distancia entre estas partículas,en un átomo de
hidrógeno, es 5.3 𝑥 10−11 𝑚
2) Según investigaciones teóricas y experimentales recientes, las partículas subnucleares están formadas
por quarks y antiquarks. Por ejemplo, un pión positivo está formado por un quark 𝑢 y un antiquark 𝑑. La
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carga eléctrica del quark 𝑢 es 3 𝑒 y la del antiquark 3 𝑒. Se debe considerar que los quarks son partículas
clásicas, y calcularse lafuerza eléctrica de repulsión entre los quarks del pión, cuando la distancia entre
ellos es 1 𝑥 10−15 𝑚.
3) Encontrar la fuerza en la carga 𝑄1 = 20µ𝐶, debido a la carga 𝑄2 = −300µ𝐶, donde 𝑄1 se encuentra en
(0, 1, 2)𝑚 y 𝑄2 en (2, 0, 0)𝑚.

4) Una carga 𝑄 deber ser dividida en dos partes, 𝑄 − 𝑞 y 𝑞. , ¿Qué relación existe entre 𝑄 y 𝑞 si las dos
partes, separadas por cierta distancia, debetener una repulsión de Coulomb máxima?

5) Tres cargas puntuales están localizadas en las esquinas de un triángulo equilátero como se muestra en
la figura. Calcular la fuerza eléctrica resultante en la carga de 7 𝜇𝐶.

Profesor: M. en C. Gerardo Villa Martínez

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PROBLEMARIO # 1
GRUPO 2AM2
FECHA DE ENTREGA: MARTES 18 DE FEBRERO DE 2014
6) Dos esferas de platapequeñas, cada una con masa de 10 𝑔, están separadas por 1 𝑚. Calcular la fracción
de electrones, en una de las esferas, que debe ser transferida a la otra, con el fin de producir una fuerza
atractiva de 1 𝑥 104 𝑁 (alrededor de una tonelada) entre las esferas.
Hint: El número de electrones por átomo de plata es 47, y el número de átomos por gramo es el número
𝑔
de Avogadro dividido por la masa molarde la plata, 107.87 𝑚𝑜𝑙

7) ¿Cuánta carga negativa y cuánta carga positiva hay en los electrones y los protones de un vaso con agua
(0.25 𝑘𝑔)
8) Tres partículas cargadas se encuentran en una línea recta y están separadas por una distancia 𝑑 como
se muestra en la figura. Las cargas 𝑞1 y 𝑞2 se mantienen fijas. La carga 𝑞3 , la cual puede moverse
libremente, está en equilibrio bajo la acción delas fuerzas eléctricas. Halle 𝑞1 en términos de 𝑞2 .

9) Cuatro cargas puntuales de ±𝑄 se distribuyen en los vértices de un cuadrado de lado 𝐿, como se muestra
en la figura. ¿Cuál es la fuerza eléctrica neta que ejercen esas cargas sobre una carga puntual 𝑞 colocada
en el centro del cuadrado?

10) Dos cargas puntuales se localizan a lo largo del eje 𝑥. Una carga de 3𝜇𝐶 en 𝑥 = 0 y otra de−5𝜇𝐶 en
𝑥 = 40 𝑐𝑚. ¿Dónde se debe localizar una tercera carga 𝑞, si se requiere que esta carga experimente una
fuerza total de cero?

Profesor: M. en C. Gerardo Villa Martínez

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PROBLEMARIO # 1
GRUPO 2AM2
FECHA DE ENTREGA: MARTES 18 DE FEBRERO DE 2014
11) Un avión está volando a través de una nube de tormenta a una altura de 2000 𝑚(respecto al piso). (Es
una situaciónmuy peligrosa en realizar, por las corrientes de aire, turbulencias, y la posibilidad de
descarga eléctrica). Si una concentración de carga de + 40 𝜇𝐶 está por encima del avión a una altura de
3000 𝑚(respecto al piso) dentro de la nube y una concentración de carga de −40 𝜇𝐶 está a una altura
de 1000 𝑚(respecto al piso), ¿Cuál es el campo eléctrico en el avión?
12) Cuatro cargas puntualesestán en las esquinas de un cuadrado de lado 𝑎 como se muestra en la figura.
a) Determina la magnitud y dirección del campo eléctrico en el lugar de la carga 𝑞.
b) ¿Cuál es la fuerza resultante en 𝑞?

13) Un anillo cargado uniformemente de radio 10 𝑐𝑚 tiene una carga total de 75 𝜇𝐶. Encontrar el campo
eléctrico en el eje del anillo en:
a) 1 𝑐𝑚
b) 5 𝑐𝑚
c) 30 𝑐𝑚, y
d) 100 𝑐𝑚 del centro...