1. (I) ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico al mover una carga de un punto cuyo potencial es mayor?
desde tierra a
2. (I) ¿Cuánta energía cinética ganara un electrón en (joules y eV) si se acelera a través de una diferencia de potencial de en el cinescopio de un televisor? 3. (I) ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico entre dos placas paralelas separadas si la diferencia de potencial entre ellas es de 4. (I) El campo eléctrico entre dos placas paralelas conectadas a una batería de ¿Cuál es la distancia de separación entre las placas?
es de
5. (III) Dos placas paralelas, conectadas a un suministro de potencia de están separadas por una brecha de aire. ¿Qué tan pequeña puede ser la brecha si el aire no se debe volver conductor al superar su valor de rompimiento de 6. (II) ¿Cuál es la rapidez de un electrón con una energía cinética de a)
y b)
?
7. (II) en un decaimiento radioactivo se emite una partícula alfa (que es un núcleo de helio, con ¿Cuál es su rapidez? 8. (I) una carga puntual ¿Cuál es ?
crea un potencial eléctrico de
a una distancia de
9. (II) dibuje un conductor en la forma de balón de futbol americano. Este conductor porta una carga negativa neta – . Dibuje una docena de líneas de campo eléctrico y dos líneas equipotenciales
10. (II) tres cargas puntuales están ordenadas en las esquinas de un cuadrado de lado “L” como se muestra en la FIGURA 1-1.2 ¿Cuál es el potencial en la cuarta esquina (punto A), si se toma a una gran distancia? √
√
11. (II) Dos cargas puntuales idénticas de inicialmente están separadas . Si se liberan en el mismo instante desde el reposo, ¿a qué rapidez se moverá cada una de ellas cuando están muy lejos una de otra? Considere que tienen masa idénticas de
12. (II) ¿Cuánto trabajo se debe realizar para acercar tres electrones desde una gran distancia de separación hasta uno del otro (en las esquinas de un triangulo equilátero)? 13. ¿Cuánto voltaje se debe usar para acelerar un protón ( de modo que tenga suficiente energía para apenas penetrar un núcleo de silicio? Un núcleo de silicio tiene una carga de y su radio es de . Suponga que el potencial es el de cargas puntuales. 14. (III) en el modelo de Bohr del átomo de hidrogeno, un electrón gira en torno a un protón (el núcleo) en una órbita circular de de radio. a) ¿Cuál es el potencial eléctrico en la órbita del electrón debida al protón? b) ¿Cuál es la energía cinética del protón? c) ¿Cuál es la energía total del electrón en su órbita? d) ¿Cuál es la energía de ionización; es decir, la energía que se requiere para remover el electrón del átomo y llevarlo a al reposo? Exprese los resultados de los incisos b, c y d en joules y eV 15. (II) Calcule el potencial eléctrico debido a un dipolo cuyo momento de dipolo es de en un punto a de distancia si este punto esta a)a lo largo del eje del dipolo más cerca de la carga positiva b) a sobre el eje pero mas cerca de la carga positiva; c) a sobre el eje pero más cerca de la carga negativa 16. (I) las dos placas de un capacitor soportan respectivamente, cuando la diferencia de es de
y de carga, ¿Cuál es la capacitancia?
17. (I) La diferencia de potencial entre dos secciones cortas de alambre paralelo en el aire es de . Ellas portan cargas iguales pero de signo opuesto de de magnitud ¿Cuál es la capacitancia de los dos alambres? 18. (I) se desea un capacitor ¿Qué área deben tener las placas si deben estar separadas por una brecha de aire de 19. (II) se desea un campo eléctrico de con de área y separadas por placa?
entre dos placas paralelas cada una de aire ¿Qué carga debe haber en cada
20. (II) ¿Qué tan intenso es el campo eléctrico entre las placas de un capacitor de brecha de aire si están separadas y cada una tiene carga de
con
21. (III) un capacitor de se carga a y un capacitor de se carga a 652 V. entonces estos capacitores se desconectan de sus batería. A continuación las placas positivas se conectan una tras otra y las placas negativas se conectan entre sí. ¿Cuál será la diferencia de potencial a través de cada una y la carga en cada una? [sugerencia: la carga se conserva] 22. (I) ¿Cuál es la capacitancia de un par de placas circulares con 5.0 cm de radio, separadas por de mica? 23. (II) el campo eléctrico entre las placas de un capacitor separado con papel ( es de las placas están separadas y la carga de cada placa es de determine la capacitancia de este capacitor y el área de la placa 24. (II) se usa un desfibrador cardiaco para sacudir un corazón que late erráticamente. En este dispositivo, un capacitor está cargado a y almacena de energía ¿Cuál es su capacitancia? 25. (II) un capacitor hecho en casa se ensambla colocando dos moldes de tarta de 9 pulgadas separados y conectados a las terminales opuestas de una batería de 9.0 V. estime a) la capacitancia b) la carga en cada placa c) el campo eléctrico a la mitad entre las placas y d) el trabajo realizado por la batería para cargar las placas e) ¿Cuál de los valores anteriores cambia si se inserta un dieléctrico?
26. (II) ¿Cómo cambia la energía almacenada si a) si la diferencia de potencial se duplica y b) la carga en cada placa se duplica, mientras el capacitor permanece conectado a una batería? 27. (III) un TRC dado, los electrones se aceleran horizontalmente mediante . Entonces a traves de un campo eléctrico uniforme por una distancia de , que los desvia hacia arriba de modo que alcanzan la parte superior de la pantalla, que es a de distancia, a sobre el centro. Estime el valor de 28. Un electrón que parte del reposo adquiere de al moverse del punto A al punto B. a) ¿Cuánta EC adquirirá un protón, si parte del reposo en B y se mueve al punto A? b)determine la razón de sus rapideces al final de sus respectivas trayectorias
29. Cerca de la superficie de la tierra hay un campo eléctrico cuya magnitud es de aproximadamente ¿Cuánta energía esta almacenada, por metro cubico, en este campo? 30. Un gran capacitor de de agua de
tiene suficiente energía almacenada como para calentar . ¿Cuál es la diferencia de potencial a través de las placas?
31. El aire seco se romperá si el campo eléctrico supera . ¿Qué cantidad de carga se puede colocar en un capacitor de placas paralelas si el área de cada placa es de
32. Una carga de y otra de se colocan separadas ¿en qué puntos a lo largo de la línea que los une a) el campo eléctrico es cero b) el potencial eléctrico es cero?
33. Un electrón es horizontalmente desde el reposo en el cinescopio de un televisor por una diferencia de potencial de luego pasa entre dos placas horizontales de de largo y 1.3 cm de separación que tienen una diferencia de potencial de (FIGURA11.3) ¿en qué ángulo viajara el electrón luego de pasar entre las placas?
34. Para tener una idea de cuán grande es un farad, suponga que se quiere hacer un capacitor de de placas paralelas lleno con aire para un circuito que está construyendo. Para hacerlo de un tamaño razonable, suponga que se limita el área de la placa a ¿Cuál tendría que ser la brecha entre las placas? ¿esto es factible en la práctica? 35. El suministro de potencia para un laser pulsado de nitrógeno tienen un capacitor de Con una clasificación de voltaje máximo de a) estime cuanta energía se podrirá almacenar en este capacitor. b) si el de esta anergia eléctrica almacenada se convierte en energía luminoso en un pulso que dura ¿Cuál es la potencia del pulso laser?
36. En una foto celda, la luz ultravioleta (UV) proporciona suficiente energía a algunos electrones en el Bario metálico como para expulsarlos de una superficie con gran rapidez (observe la figura). Para medir la energía máxima de los electrones, otra placa sobre la superficie de bario se mantiene a un potencial suficientemente negativo de modo que los electrones emitidos se freneen, se detengan y regresen a la superficie de bario. Si el voltaje de la placa es de (comparado con bario) cuando los electrones más rápidos son detenidos, ¿Cuál fue la rapidez de dichos electrones cuando fueron emitidos?
37. Un capacitor se fabrica con dos monedas de 1.1 cm de diámetro, separadas por una pieza de papel ( de 0.15 mm de grosor. Una batería de 12 V está conectada al capacitor ¿Cuánta carga hay en cada moneda?
38. Un capacitor de placas paralelas con área de placa de c y separación de brecha de aire de está conectado a una batería de y completamente cargado. Entonces se desconecta la batería. a) ¿Cuál es la carga en el capacitor? b) ahora las placas se separan a una distancia de . ¿Cuál es la ahora la carga del capacitor? c) ¿Cuál e ahora la diferencia de potencial a través de las placas? d) ¿Cuánto trabajo se requirió para jalar las placas a su nueva separación?
39. Dos cargas puntuales están fijas a 4.0 cm una de otra. Sus cargas son y sus masas son de y a) si se libera desde el reposo ¿Cuál será su rapidez después de un tiempo muy prolongado? b) si ambas cargas son liberadas desde el reposo al mismo tiempo, ¿Cuál será la rapidez de después de un tiempo muy largo?
