Problemes camp electric pau

CAMP ELÈCTRIC
1.-Una partícula de massa m = 3 · 10 –2 kg té una càrrega elèctrica negativa q = –8 C. La partícula es troba en repòs a prop de la superfície de la Terra i està sotmesa a l'acció d'un camp elèctric uniforme E = 5 · 10 4 N/C, vertical i dirigit cap al terra. Suposant negligibles els efectes del fregament, trobeu:
a) La força resultant (en mòdul, direcció i sentit) que actua sobrela partícula.
b) El desplaçament efectuat per la partícula durant els primers 2 segons de moviment. Quin serà l'increment de l'energia cinètica de la partícula en aquest desplaçament?
c) Si la partícula es desplaça des de la posició inicial fins a un punt situat 30 cm més amunt, quant haurà variat la seva energia potencial gravitatòria? I la seva energia potencial elèctrica?
2.-En dos vèrtexsoposats d’un quadrat de 10 cm de costat hi ha dues càrregues iguals Q = + 1 C.
a) Quant valen les components horitzontal i vertical del vector camp
elèctric en els vèrtexs A i B? I en el centre del quadrat O?
b) Quin serà el potencial elèctric en els punts A i O?
c) Quin seria el treball necessari per portar una càrrega de prova
q = + 0,2 C des d’un punt molt llunyà fins al punt O? Quantvaldria aquest treball si la càrrega de prova fos q' = –0,2 C? Compareu ambdós resultats i comenteu quin és el significat físic de la
diferència entre aquests.
Dada: k = 9 · 109 N · m2/C2
3.- El camp elèctric creat en un cert punt de l'espai per una càrrega elèctrica Q puntual i positiva val E = 200 N/C. El potencial elèctric en aquest mateix punt és V = 600 V. Deduïu el valor de la càrregaelèctrica Q.
Dada: k = 9 · 109 N · m2/C2
4.-Una esfera metàl·lica de 10 cm de radi es carrega amb una càrrega positiva de 10–5 C. A continuació es connecta a una altra esfera metàl·lica, de 20 cm de radi, inicialment descarregada, i seguidament es desconnecta d’ella. Calculeu la càrrega de cada esfera a la situació final.
5.-A la figura es mostren tres distribucions de càrregues, A, B i C, cadascunade les quals està formada per quatre càrregues puntuals situades als vèrtexs d’un quadrat. Totes les càrregues tenen el mateix valor absolut q, però poden diferir en el signe, com es mostra a la figura. Indiqueu en quina o quines distribucions es compleix que:
a) El camp és nul al centre del quadrat però el potencial no.
b) Tant el camp com el potencial són nuls al centre del quadrat.Justifiqueu les respostes.
6.-Dues esferes puntuals de 20 g de massa cadascuna estan carregades amb la mateixa càrrega elèctrica positiva. Les esferes estan situades als extrems de dos fils d’1 m de longitud, tal com es veu a la figura. En la posició d’equilibri cada fil forma
un angle de 30° amb la vertical.
a) Calculeu la tensió dels fils en la posició d’equilibri.
b) Calculeu la càrrega de cadaesfera.
c) Calculeu el camp elèctric (mòdul, direcció i sentit) que s’hauria d’aplicar a l’esfera de
l’esquerra per mantenir-la en la mateixa posició d’equilibri si no existís l’esfera de la dreta.
Dades: k = 1/(40) = 9 · 109 N · m2/C2 , g = 10 m/s2.
7.-Tres càrregues elèctriques puntuals, positives, de 10–4 C cadascuna, estan situades als vèrtexs
d’un triangle equilàter de 3 m de costat.Calculeu:
a) El valor de la força electrostàtica que actua sobre cada càrrega per efecte de les altres dues.
b) El potencial elèctric en el punt mitjà d’un costat qualsevol del triangle.
c) L’energia potencial electrostàtica emmagatzemada en el sistema de càrregues.
Dada: k = 1/(40) = 9 · 109 N · m2/C2
8.-Una esfera conductora de radi 2 cm té una càrrega de –3 C.
a) Quant val el potencialelèctric creat per l’esfera en un punt que dista 3 cm del centre de l’esfera?
b) Quant val el camp elèctric creat per l’esfera en un punt que dista 1 cm del centre de l’esfera?
Dada: k = 1/(40) = 9 · 109 N · m2/C2
9.-Considereu dues càrregues iguals, cadascuna de valor Q = 10–5 C, fixes en els punts (0,2) i (0,–
2). Les distàncies es mesuren en m i la constant de Coulomb val
k = 1/(40) = 9...