PROBLEMAS DE POTENCIAL Y CAPACITANCIA

SERIE 4 PROBLEMAS DE POTENCIAL Y CAPACITANCIA
M.C. Luis Alfonso Domínguez Carballo

1.- Obtenga una expresión para el trabajo requerido por un agente externo para reunir cuatro cargas como se indica en la figura. Cada lado del cuadrado tiene una longitud a.











2.- Las cargas mostradas en la figura están fijas en el espacio. Determine el valor de la distancia xde modo que la energía potencial eléctrica del sistema sea cero.






3.- En un relámpago típico la diferencia de potencia entre los puntos de la descarga es alrededor de 1.0 x 109 V y la cantidad de carga transferida es de unos 30 C. A) ¿Cuánta energía se libera? B) Sí toda la energía liberada pudiera emplearse para acelerar un automóvil de 1200 kg desde elreposo, ¿Cuál sería su velocidad final? C) Sí pudiera emplearse para fundir hielo, ¿Cuánto hilo fundiría a 0oC?

4.- La diferencia de potencial eléctrico entre puntos de descarga durante una tormenta eléctrica en particular es de 1.23 x 109 V. ¿Cuál es la magnitud del cambio en la energía potencial eléctrica de un electrón que se mueva entre estos puntos? Dé su respuesta en A) Joules, y B)electrón-volts.

5.-En el rectángulo mostrado en la figura la lados tienen una longitud de 5 cm y 15 cm. q1 = -5.0 y q2 = +2.0uC (a) ¿Cuales son los potenciales eléctricos en la esquina B y en la esquina A? (b) ¿Cuánto trabajo externo se requiere para mover a una tercera carga q3 = + 3.0 uC desde B hasta A a lo largo de una diagonal del rectángulo? (c) En este proceso, ¿se convierte el trabajoexterno en energía potencial electrostática o viceversa? Explique.








6.- Tres cargas de +122 mC cada una están colocadas en las esquinas de un triángulo equilátero de 1.72 m de lado. Si es abastece energía a razón de 831 W, ¿cuántos días se necesitarán para mover a una de las cargas al punto medio de la línea que une a las otras dos?

7.- Una lámina infinita de carga tieneuna densidad de carga σ = 0.12 uC/m2. ¿Cuál es la separación entre las superficies equipotenciales cuyos potenciales difieren en 48 V?

8.- Dos placas conductoras paralelas y grandes están separadas por 12.0 cm y portan cargas iguales pero opuestas sobre las superficies que están “encaradas”. Un electrón situado a medio camino entre las dos placas experimenta una fuerza de 3.90 x10 –15 N (a)Calcule el campo eléctrico en la posición del electrón. (b) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las placas?

9. Una carga puntual tiene q = 1.16C. Considérese el punto A, que está a 2.06 m de distancia, y el punto B, que está a 1.17 m de distancia en dirección diametralmente opuesta, como en la figura (a). Halle la diferencia de potencial . Repita si los puntos A y B se localizan comoen la figura (b).














10. (a) Para la siguiente figura, encuentre una expresión de . (b) ¿Se reduce su resultado a la respuesta esperada cuando d = 0? ¿Cuándo a = 0? ¿Cuándo q = 0?








11. En la figura, ubique los puntos, si los hay, (a) cuando V = 0y (b) cuando E = 0 Considere únicamente los puntos sobre el eje.








12.- Dos cargas q= +2.13 C están fijas en el espacio separadas por una distancia d= 1.96 cm, como se muestra en la figura. A) ¿Cuál es el potencial eléctrico en el punto C? B) Luego se lleva a una tercera carga Q = +1.91 C lentamente desde el infinito hasta C: ¿Cuánto trabajo debe realizarse? C)¿Cuál es laenergía potencial U de la configuración cuando la tercera carga está en su lugar?












13. Al moverse desde A hasta B a lo largo de una línea de un campo eléctrico, está realiza un trabajo de 3.94x10-19 J sobre un electrón en el campo ilustrado en la figura. ¿Cuáles son las diferencias en el potencial eléctrico (a) VB – VA’ (b) VC – VA’ y (c) VC - VB ?...