Taller Fisica II

Universidad Industrial de Santander
Facultad de Ciencias, Escuela de F´
ısica, Taller 1
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Coordinacion F´
ısica II, 25 de Noviembre, Segundo Semestre de 2013
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Fecha Primer Examen: Miercoles 18 de Diciembre
Cap´
ıtulo I - Campo Electrost´tico (2 Semanas)
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Carga El´ctrica – Fuerzas El´ctricas. Propiedades de las cargas el´ctricas. Formas de cargar un cuerpo. Ley de Coulomb. Principiode
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e
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superposici´n. El campo el´ctrico: concepto, definici´n, unidades, representaci´n por l´
o
e
o
o
ıneas de campo; relaci´n campo-fuerza. Campo
o
producido por distribuciones discretas y continuas (lineales, superficiales y volum´tricas). Flujo el´ctrico. Ley de Gauss. Aplicaciones de
e
e
la Ley de Gauss a diferentes tipos de distribuciones: con simetr´a axial, plana y esf´rica.Conductores en equilibrio electrost´tico.
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e
a

1. Responda las siguientes preguntas:
(i) Una esfera de metal sin carga cuelga de un cord´n de nailon.
o
Cuando se acerca una varilla de vidrio con carga positiva, la
esfera es atra´ hacia la varilla. Pero si la esfera toca la varıda
illa, de pronto se aleja de la varilla. Explique por qu´ la esfera
e
primero es atra´ y luego repelida.ıda
(ii) Si usted camina sobre una alfombra de nailon y luego toca un
objeto met´lico muy grande, como una perilla, puede recibir
a
una chispa y una descarga ¿por qu´ esto tiende a ocurrir m´s
e
a
bien en los d´ secos que en los h´medos? ¿por qu´ es menos
ıas
u
e
probable que reciba la descarga si toca un objeto met´lico
a
“peque˜o’, como un clip sujetapapeles?’
n
(iii) Loselectrones libres en un metal son atra´
ıdos por gravedad
hacia la tierra. Entonces ¿ por qu´ no se asientan en el fondo
e
del conductor como los sedimentos en el fondo de un r´
ıo?
(iv) En un conductor, uno o m´s electrones de cada ´tomo tienen
a
a
libertad para moverse por todo el volumen del conductor.
¿Contradice esto el enunciado de que cualquier carga en exceso en un conductor s´lido debepermanecer en su superficie?
o
¿Por qu´?
e
(v) ¿Qu´ similitudes hay entre las fuerzas el´ctricas y las fuerzas
e
e
gravitatorias? ¿cu´les son sus diferencias m´s significativas?
a
a

11. En el ejercicio anterior, si junt´semos simult´neamente las tres
a
a
esferas, en su estado inicial, la carga final de (C), ser´ (a) Q.
ıa:
(b) Q/2. (c) Q/3. (d) Q/4. (e) Q/9.
12. Una esfera aislantes´lida de radio R contiene carga positiva
o
que se distribuye con una densidad volum´trica de carga que
e
no depende del angulo, pero aumenta con la distancia desde
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el centro de la esfera. ¿Cu´l de los siguientes gr´ficos puede
a
a
dar la magnitud E del campo electrost´tico en funci´n de la
a
o
distancia r desde el centro de la esfera?

2. Se dispone de tres esferas met´licas igualesy aisladas. Dos
a
de ellas (A) y (B) est´n neutras y la tercera (C) posee carga
a
el´ctrica Q. Se coloca (C) en contactos sucesivos con A y B.
e
La carga final de (C) ser´ (a) Q (b) Q/2. (c) Q/3. (d) Q/4.
ıa:
(e) 2Q/3.
3. Una part´
ıcula puntual con carga q est´ en el centro de una
a
superficie gaussiana en la forma de un cubo. El flujo el´ctrico
e
a trav´s de cualquier una de las carasdel cubo es: (a) q/ 0 ;
e
(b) q/4π 0 ; (c) q/12 0 ; (d) q/6 0
4. 10 C de carga se colocan en una c´scara esf´rica conductora.
a
e
Una part´
ıcula con una carga de -3 C se coloca en el centro de
la cavidad. La carga neta en la superficie interna de la c´scara
a
es: (a) -3 C; (b) -7 C; (c) +3 C; (d) +7 C.
5. Dos peque˜os objetos cargados se atraen entre s´ con una
n
ı
fuerza F cuandoest´n separados por una distancia d. Si la
a
carga de cada objeto se reduce a un cuarto de su valor original
y la distancia entre ellos se reduce a d/2 la fuerza se convierte
en: (a) F/16; (b) F/8; (c) F/4; (d) F/2.
6. Considere la superficie S de un cubo de arista R contenido en
el interior de una esfera de radio R y carga Q uniformemente
distribuida en su volumen. El flujo de campo...