Departamento de Estudios Generales
CURSO: FISICA3
SESIÓN 1: ELECTROSTÁTICA NIVEL I
Calcule la fuerza electrostática neta sobre la carga Q3, que se representa en la figura 21-18a, debida a las cargas Q1 y Q2.
que viaja con rapidez v_0 e E. Entra a un campo eléctrico uniforme que es perpendicular a como se indica en la figura. Describa su movimiento dando la ecuación de su trayectoria mientras se mueve dentro del campo eléctrico. Ignore la gravedad.
4.-
Calcule el campo eléctrico total eléctrico total a) en el punto A y b) en el punto B de la figura 21-27 debido las cargas Q1 y Q2.
Electrón que se mueve en forma perpendicular a Suponga que un electrón
Dos esferas pequeñas cargadas cuelgan de cuerdas de igual longitud L, como se ilustra en la figura, y forman ángulos y 2 . pequeños 1 con la vertical a) Si 1 = Q, 2 = 2Q y 1 = 2 = m, / . determine el cociente 1 2
Con base en la ley de Coulomb determine la magnitud y la dirección del
2018 - I UPN - Cajamarca
campo eléctrico en los puntos A y B de la figura, debidos a las dos cargas positivas (Q = 5.7 µµC) mostradas en la figura.
respectivamente en el cual el AB tiene una de longitud 8 cm y BC tiene una longitud de 6 cm. ¿
NIVEL II
6.- Dos esferas conductoras pequeñas, cada uno de la masa 0,25 g, están colgando por medio de hilos aisladores de longitud 50 centímetros de modo que apenas se tocan. Se da una carga, que comparten igualmente, y a cada una toma una posición tal que el hilo por el cual cuelga forma un ángulo de 45 ° con la vertical. ¿Cuál es la carga en cada una?
Las cargas puntuales de magnitudes 2,5 x 10^{-14} C, 1,0 x 10^{-14} C, - 3,5 x 10^{-14} C, y 2.0 x 10^{-14} C se ponen en las esquinas A, B, C, y D de un rectángulo
8.- La sal de mesa (cloruro de sodio) es un cristal con una estructura cúbica simple con iones de Na+ y de Cl- que se alternan en sitios adyacentes del enrejado. La distancia entre iones es 2,82 x 10^{-10} m = 0,282 nm (1 nm = 10^{-9} m). a) ¿Qué fuerza experimenta un ión del Na+ debido a uno de sus vecinos Cl- más cercano? b) ¿Qué fuerza experimenta un ión de Cl debido a un ión de Na+ vecino? c) ¿En qué fuerza experimenta un ión de Na+ en el origen debido a los iones de Clen (a, 0, 0) y (0, a, 0)? d) ¿Cuál es el peso de un ión del Na+ de masa 3,82 x 1026kg?
9.- Las cargas y coordenadas de dos partículas cargadas fijas en el plano xy son: q1 = +3.0 μC, x1 = 3,50 cm, y1 = 0,50 cm, y q2 = 4.0 μC, x1 = -2 cm, y2 = 1,50 cm. (a) Encontrar la magnitud y dirección de la fuerza electrostática sobre q2. (b) Donde podría Ud. localizar una tercera carga q3 = +4 μC tal que la fuerza electrostática sobre q2 sea nula.
10.- Una esfera maciza, no conductora de radio R, tiene una densidad de carga volumétrica ρ (r) = A / r, donde A es constante. Calcular la carga de la esfera. 11.- Un objeto delgado, con forma de anillo de radio a tiene una carga total + Q distribuida de manera uniforme sobre él. Determine el campo eléctrico en un punto a lo largo de su eje, a una distancia x del centro. Véase la figura. Sea l la carga por unidad de longitud (C/m).
13.. Se distribuye carga de manera uniforme sobre un disco delgado circular de radio R. La carga por unidad de área (C/m^2) es s. Calcule el campo eléctrico sobre un punto P en el eje del disco a una distancia z de su centro (ver figura).
NIVEL III
12.- Determine la magnitud del campo a una eléctrico en cualquier punto distancia del punto central , de una línea muy larga de carga positiva (un alambre, por ejemplo) distribuida de manera uniforme (ver figura). Considere que x es mucho menor que la longitud del alambre, y sea λ la carga por unidad de longitud (C/m).
Un sistema se compone de un disco de radio R cargado con una densidad de carga , donde β es una constante y r es medido desde el centro del disco y una carga puntual positiva situada a una q distancia z desde el 0centro. Determine la fuerza que ejerce el disco sobre la carga puntual.
Una esferita de y que , está suspendida de un hilo de gira alrededor de una carga inmóvil como se muestra en la figura. Si es el ángulo que forma la dirección del hilo con la vertical. Determine la con la cual la esfera gira uniformemente y la tensión en el hilo.
Una barra no conductora de longitud L con una carga por unidad de longitud λ y una carga total q está ubicado a lo largo del eje x, como se muestra en la figura. Determine, la fuerza eléctrica sobre una carga puntual Q ubicada en el origen de coordenadas
Una esfera maciza, no conductora de radio a con una cavidad esférica de radio b, como se muestra en la figura, tiene una distribución de carga volumétrica
A r
, donde A es una constante. Determine la carga que se encuentra en la esfera.
Un anillo circular delgado de radio R posee una distribución lineal de carga variable dada por
o 1 cos C m
, como se muestra en la figura. Determine la carga total del anillo.
una
Un anillo circular de radio R posee distribución de carga lineal
0 (1 cos )
como se muestra en la figura. Determinar: (a) la carga total del anillo; (b) Si se coloca una carga puntual en el centro del mismo. ¿Cuál será la fuerza que ejerce el anillo sobre la carga +Q
Dos esferitas pequeñas con cargas iguales y masas m se suspenden de hilos de seda de longitud L a un mismo punto, la distancia entre ellas es x << L. determine
dq dt
la velocidad de fuga de las cargas de cada una de las esferitas, si la velocidad de su aproximación varía según v
la ley constante.
x
,
donde
β
es
un
Una cascara hemisférica dieléctrica tiene una distribución de carga
sen
, donde σ_0 es constante y se expresa en C/m2. Calcule la carga total que se encuentra en la cascara hemisférica. o
Las barra L1 en el eje x y la barra L2 en el eje y llevan densidades de carga uniformes λ1 y λ2. Determine la fuerza eléctrica sobre una carga puntual +q ubicada en el punto P y a las distancias perpendiculares a las barras indicadas.
Un alambre en la forma de un cuadrado de lado L lleva una densidad de carga uniforme λ. Encuentre la fuerza eléctrica sobre una carga puntual +Q ubicada a una distancia d (punto P) sobre el eje del cuadrado
Una copa hemisférica aislante de radio R lleva una carga total q distribuida sobre su superficie. Determine la fuerza eléctrica que esta distribución ejerce sobre una carga puntual +Q ubicada en el centro de la copa
de x = 0 a x = a. Una carga puntual positiva q se localiza en la parte positiva del eje x, en x = a + r, una distancia r a la derecha del final de Q. a) Calcule la fuerza (magnitud y dirección) que la distribución de carga Q ejerce sobre q. b) Demuestre que si r >> a, la magnitud de la fuerza en el inciso b) es aproximadamente Q q/4πe_0r^2.
Dos varillas delgadas de longitud L están a lo largo del eje x, una entre x = a/2 y x = a/2 + L, y la otra entre x = a/2 y x = -a/2 – L. Cada varilla tiene carga positiva Q distribuida uniformemente en toda su longitud. A) Calcule el campo eléctrico producido por la segunda varilla en puntos a lo largo del eje x positivo. b) Demuestre que la magnitud de la fuerza que ejerce una varilla sobre la otra es
Referencias:
Una carga positiva Q está distribuida de manera uniforme a lo largo del eje x,
Paul A. Tipler-Gene Mosca, Física para la Ciencia y la tecnología, 530 TIPL/F V2, UPN Lima. Sears, Zemansky, Física Universitaria, 530 SEARS 2009, UPN Lima.
Giancoli, Física para Ciencias e Ingenieria. Hugo Medina Guzmán, Física, Tomo 3. PUCP.
