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Cuestiones

 

1.  Comente cada una de las siguientes frases, indicando si son correctas o incorrectas:  a) La intensidad del campo gravitatorio coincide con una aceleración pero la intensidad del campo electrostático no;  b) La fuerza electrostática sobre un electrón es tangente en cada punto a su trayectoria.

 

2.  Dos cargas puntuales iguales están separadas una distancia d.  a) ¿Es nulo el campo eléctrico total en algún punto? Si es así, ¿cuál es la posición de dicho punto?  b) Repetir el apartado a) si las cargas fueran opuestas.

 

3.  Indique si son o no correctas las siguientes frases, justificando las respuestas:  a) Si dos puntos se encuentran al mismo potencial eléctrico, el campo eléctrico en los puntos que une dichos puntos es nulo;  b) El trabajo necesario para transportar una carga de un punto a otro que se encuentra a distinto potencial eléctrico es nulo.

 

4.  a) Razone si la energía potencial electrostática de una carga q aumenta o disminuye al pasar del punto A al B, siendo el potencial en A mayor que en B.  b) El punto A está más alejado que el B de la carga Q que crea el campo; razone si la carga Q es positiva o negativa.

 

5.  Conteste razonadamente a las siguientes preguntas:  a) ¿Puede ser nulo el campo eléctrico producido por dos cargas puntuales en un punto del segmento que las une?   b) ¿Se puede determinar el campo eléctrico en un punto si conocemos el valor del potencial electrostático en ese punto?

 

  3.- Una partícula, con carga q, penetra en una región en la que existe un campo.

a) Explique cómo podríamos determinar, al observar la trayectoria de la partícula, si se trata de un campo eléctrico o de un campo magnético. ¿Hay algún caso en que no sería posible determinar el tipo de campo?

b) Haga un análisis energético del movimiento de la partícula para un campo eléctrico y para un campo magnético, ambos perpendiculares a la velocidad con que la partícula penetra en el campo.

 

4.- a) Razone si la energía potencial electrostática de una carga q aumenta o disminuye, al pasar del punto A al B, siendo el potencial en A mayor que en B.

b) El punto A está más alejado que el B de la carga Q que crea el campo. Razone si la carga Q es positiva o negativa.

 

5.- (Opción B. Septiembre 2006) a) Una partícula cargada negativamente pasa de un punto A, cuyo potencial es VA, a otro B, cuyo potencial es VB >VA. Razone si la partícula gana o pierde energía potencial. b) Los puntos C y D pertenecen a una misma superficie equipotencial ¿Se realiza trabajo al trasladar una carga (positiva o negativa) desde C a D? Justifique la respuesta.

 

6.- (Opción B. Septiembre 2008)  a) Explique las características de la interacción eléctrica entre dos cargas puntuales en reposo. b) ¿Es nulo el campo eléctrico en algún punto del segmento que une dos cargas puntuales de igual valor absoluto pero de signo contrario? Razone la respuesta.

7.- (Opción B. Junio 2009) a) Enuncie la ley de Coulomb y aplique el principio de superposición para determinar la fuerza que actúa sobre una carga en presencia de otras dos. b) Dos cargas +q1 y -q2 están situadas en dos puntos de un plano. Explique, con ayuda de una gráfica, en qué posición habría que colocar una tercera carga, +q3, para que estuviera en equilibrio.

 

 

 

 

Problemas

1.  Dos cargas puntuales, q1 = 3 mC  y  q2 = 12 mC,  están situadas respectivamente en los puntos A y B de una recta horizontal, separadas 20 cm.

         a) Razone cómo varía el campo electrostático entre los puntos A y B y represente gráficamente la variación en función de la distancia al punto A.

 b) ¿Existe algún punto de la recta que contiene a las cargas en el que el campo E sea cero? En caso afirmativo calcule su posición.      K = 9 x 109 N m2 C-2.                               

 

2.  Una partícula de carga  +6 mC se encuentra en reposo en el punto (0, 0).  Se aplica un campo eléctrico uniforme de 500 N C-1, dirigido en el sentido positivo del eje OY. 

a) Describa la trayectoria seguida por la partícula hasta el instante en que se encuentre en el punto A, situado a 2 m del origen.  ¿Aumenta o disminuye la energía potencial de la partícula en dicho desplazamiento? ¿En qué se convierte dicha variación de energía? 

b) Calcule el trabajo realizado por el campo en el desplazamiento de la partícula y la diferencia de potencial entre el origen y el punto A.         

     

3.  Una carga puntual Q crea un campo electrostático.  Al trasladar una carga q desde un punto A al infinito se realiza un trabajo de 5 J.  Si se traslada desde el infinito a otro punto C, el trabajo realizado es de –10 J. 

a) ¿Qué trabajo se realiza al llevar la carga desde el punto C al punto A? ¿En qué propiedad del campo electrostático se basa la res-puesta?  

b) Si q = -2 C, ¿cuánto vale el potencial en los puntos A y C?  Si el punto A es el más próximo a la carga Q ¿cuál es el signo de Q? ¿Por qué?                                                                                                                                                                                                                                                                         

 

4.  Un acelerador lineal consiste básicamente en un tubo donde se ha hecho el vacío y entre cuyos extremos se establece una diferencia de potencial.  Las partículas cargadas introducidas en un extremo del tubo se aceleran dirigiéndose hacia el otro extremo. 

a) Realice un análisis energético que explique el funcionamiento del acelerador. 

b) Si la d.d.p. es de 105 V y se introduce un electrón con una velocidad de 102 m s-1,  calcule la velocidad con que llegará al otro extremo del tubo.

 c) Si se introdujera un protón, ¿habría que realizar alguna modificación en la experiencia?

me = 9.1 x 10-31 kg ;  mp = 1.7 x 10-27 kg ;  e = 1.6 x 10-19 C                

 

5.  Dos partículas con cargas positivas iguales, de 4 mC, ocupan dos vértices consecutivos de un cuadrado de 1 m de lado.

 a) Calcule el potencial electrostático creado por ambas cargas en el centro del cuadrado. ¿Se modificaría el resultado si las cargas fueran de signo opuesto?

 b) Calcule el trabajo necesario para trasladar una carga de 5 x 10-7 C desde uno de los vértices restantes hasta el centro del cuadrado.  ¿Depende este resultado de la trayectoria seguida por la carga?                  K = 9 x 109 N m2 C-2.                

 

6.  a)Determine razonadamente en qué punto (o puntos) del plano XY es nula la intensidad del campo eléctrico creado por dos cargas idénticas q1 = q2 = – 4 mC, situadas en los puntos (-2, 0) y (2, 0) m, respectivamente.

 b) ¿Es también nulo el potencial en ese punto (o puntos).  Calcule en cualquier caso su valor.        K = 9 x 109 N m2 C-2.   

                                                                                                                                                 

7.-  Dos partículas de 10 g se encuentran suspendidas de dos hilos, de 30 cm cada uno, desde un mismo punto.  Si se les suministra a ambas partículas la misma carga se separan de modo que los hilos forman entre sí un ángulo de 60º.

 a) Dibuje en un diagrama las fuerzas que actúan sobre las partículas y analice la energía del sistema en esa situación. 

 b) Calcule el valor de la carga que se suministró a cada partícula. K = 9 x 109 N m2 C-2 g = 10 m s-2.                          

 

8.- Dos cargas, q1 = 2 . 10-6 C  y q2 = - 4 . 10 -6 C están fijas en los puntos A ( 0, 2)   m y  B (1, 0) m, respectivamente.

         a) Dibuje el campo electrostático producido por cada una de las cargas en el punto O ( 0 , 0) m y en el punto  P (1, 2) m y calcule el campo total en el punto P.

         b) Calcule el trabajo necesario para desplazar una carga  q = -3 . 10-6 C desde el punto O hasta el punto P y explique el significado del signo de dicho trabajo. Datos:  K = 9 . 109 N. m2 kg-2.

 

9.- Dos cargas puntuales iguales, de -1,2 . 10-6  C  cada una, están situadas en los puntos A(0,8) m y B (6,0) m. Una tercera carga, de -1,5 . 10-6  C, se sitúa en el punto P (3,4) m.

a) Represente en un esquema las fuerzas que se ejercen entre las cargas y calcule la resultante sobre la tercera carga.

b) Calcule la energía potencial de dicha carga.      K = 9 . 10N m2 kg-2

 

10.- Dos pequeñas bolitas, de 20 g cada una, están sujetas por hilos de 2,0 m de longitud suspendidas de un punto común. Cuando ambas se cargan con la misma carga eléctrica, los hilos se separan hasta formar un ángulo de 15º. Suponga que se encuentran en el vacío, próximas a la superficie de la Tierra:

a) Calcule la carga eléctrica comunicada a cada bolita.

b) Se duplica la carga eléctrica de la bolita de la derecha. Dibuje en un esquema las dos situaciones (antes y después de duplicar la carga de una de las bolitas) e indique todas las fuerzas que actúan sobre ambas bolitas en la nueva situación de equilibrio.  K= 9 . 109 N m2 C-2 ;  g = 10 m s-2

 

11.- (Septiembre 2004) Una carga eléctrica positiva se mueve en un campo eléctrico uniforme. Razone cómo varía su energía potencial electrostática si la carga se mueve:

a) En la misma dirección y sentido del campo eléctrico. ¿Y si se mueve en sentido contrario?

b) En dirección perpendicular al campo eléctrico. ¿Y si la carga describe una circunferencia y vuelve al punto de partida?

 

12.- (Septiembre 2005. Opción A) Una esfera pequeña de 100 g, cargada con 10-3 C, está sujeta al extremo de un hilo aislante, inextensible y de masa despreciable, suspendido del otro extremo fijo.

a) Determine la intensidad del campo eléctrico uniforme, dirigido horizontalmente, para que la esfera se encuentre en reposo y el hilo forme un ángulo de 30º con la vertical.

b) Calcule la tensión que soporta el hilo en las condiciones anteriores. (g = 10 m s-2).

 

13.- (Opción B. Junio 2006) Una partícula con carga 2.10-6 C se encuentra en reposo en el punto (0,0). Se aplica un campo eléctrico uniforme de 500 N.C-1 en el sentido positivo del eje OY.

a) Describa el movimiento seguido por la partícula y la transformación de energía que tiene lugar a lo largo del mismo.

b) Calcule la diferencia de potencial entre los puntos (0,0) y (0,2) m y el trabajo realizado para desplazar la partícula entre dichos puntos.

14.- (Opción B. Junio 2007) Una partícula de masa m y  carga -10-6 C  se encuentra en reposo al estar sometida al campo gravitatorio terrestre y a un campo eléctrico uniforme E = 100 N C-1 de la misma dirección. A) Haga un esquema de las fuerzas que actúan sobre la partícula y calcule su masa. B) Analice el movimiento de la partícula si el campo eléctrico aumentara a 120 N C-1 y determine su aceleración. ( g = 10 m s-2 )

15.- (Opción B. Junio 2008) Una bolita  de plástico de 2 g se encuentra suspendida de un hilo de 20 cm de longitud y, al aplicar un campo eléctrico uniforme y horizontal de 1000 NC-1, el hilo forma un ángulo de 15º con la vertical. a) Dibuje en un esquema el campo eléctrico y todas las fuerzas que actúan sobre la esfera y determine su carga eléctrica. b) Explique cómo cambia la energía potencial de la esfera al aplicar el campo eléctrico.

g = 10 m.s-2

 

Prácticas

Se te facilitan aquí enlaces en los que puedes realizar "prácticas virtuales" de este apartado de la materia.

Una vez que accedas a la página, sólo tienes que picar en Actividades.

 

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/franklin/franklin.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/electrico/cElectrico.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/dipolo/dipolo.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/linea/linea.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/cubeta/cubeta.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/graaf/graaf.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/inducida/inducida.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/esfera/esfera.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/pendulo/pendulo.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/plano/plano.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/cilindro/cilindro.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/agrupacion/agrupacion.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/bohr/bohr.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/osciloscopio/osciloscopio.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/semillas/semillas.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/motor/motor.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/movimiento/motor/motor.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/thomson/Thomson.html

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/millikan/millikan.html