Capitulo 16 Carga Electrica y Campo Electrico (Pares)

1. (I) ¿Cuántos electrones conforman una carga de ? 2. (I) ¿Cuál es la fuerza eléctrica repulsiva entre dos protones separados     en un núcleo atómico? 3. (II) dos partículas de polvo cargadas ejercen una fuerza de     una sobre otra. ¿Cuál será la fuerza si se mueven de modo que ahora estén separadas un octavo de la distancia original? 4. (II) Una persona que arrastra los pies sobre una alfombra de lana en un día seco acumula una carga neta de   ¿Cuánto exceso de electrones obtiene, y por cuanto aumenta su masa? 5. (II) Compare la fuerza eléctrica que mantiene al electrón en órbita (       alrededor del protón del núcleo del átomo de hidrogeno, con la fuerza gravitacional entre los mismos electrón y protón ¿Cuál es la razón de estas dos fuerzas? 6. (II) Partículas de carga         se colocan en una línea FIGURA 1 la central esta a   de cada una de las otras. Calcule la fuerza neta sobre cada carga debida a las otras dos. FIGURA 1

7. (II) Una carga de   se coloca en cada esquina de un cuadrado de   de lado. Determine la magnitud y dirección de la fuerza sobre cada carga. 8. (II En cada esquina de un cuadrado de lado “ L” hay cargas puntuales de magnitudes     FIGURA 2 determine la fuerza sobre a)la carga  y b) la carga  debida a las otras tres cargas. FIGURA 2

9. (III) Dos cargas puntuales tienen una carga total de    cuando se colocan separadas  la fuerza que cada una ejerce sobre la otra es de   y es repulsiva. ¿Cuál es la carga sobre cada una? 10. (III) Una carga de        están colocadas con   de separación. ¿Dónde se puede colocar una tercera carga de modo que no experimente fuerza neta? 11. (III) Una carga   se transfiere de una bola de plástica inicialmente sin carga a una bola idéntica colocada a   de distancia. Entonces, la fuerza de atracción es de  ¿Cuántos electrones se transfirieron de una bola a la otra?

12. (I) Un protón es liberado en un campo eléctrico uniforme y experimenta una fuerza eléctrica de      hacia el sur ¿cuál es la magnitud y dirección del campo eléctrico? 13. (I) ¿Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico   arriba de una carga aislada de     C? 14. (II) ¿Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico en un punto a la mitad entre una carga de           separadas ? Se supone que no hay otras cargas cercanas 15. (II) ¿Cuál es la intensidad de un campo eléctrico en un punto en el espacio donde un protón (       experimenta una aceleración de un millón de “ g”? 16. (II) El campo eléctrico a la mitad entre dos cargas puntuales iguales pero opuestas es de   , y la distancia entre las cargas es de   ¿Cuál es la magnitud de la carga en cada una? 17. (II) Calcule el campo eléctrico en una esquina de un cuadrado de    de lado si las otras tres esquinas están ocupadas por cargas de     . 18. (II) Dos cargas puntuales          , están separadas a una distancia de  El campa eléctrico en el punto “P” FIGURA  es cero ¿a qué distancia de esta P? FIGURA 3

19. (II) Utilice la ley de coulomb para determinar la magnitud y dirección del campo eléctrico en los puntos A y B en la FIGURA 4 debido a las dos cargas positivas (    que se muestran. ¿los resultados son consistentes con la FIGURA 4-1? FIGURA 4-1 FIGURA 4

20. (III) Determine la dirección y magnitud del campo eléctrico en el punto P que se muestra en la FIGURA 5 las dos cargas están separadas una distancia de  . El punto P esta en el bisector perpendicular de la línea que une las cargas a una distancia   del punto medio entre ellas. Exprese sus respuestas en términos de    . FIGURA 5

21. (III) Un electrón que se mueve hacia la derecha al   de la rapidez de la luz entra a un campo eléctrico uniforme paralelo a su dirección de movimiento. Si el electrón será llevado al reposo en el espacio de  a) ¿Qué dirección se requiere para el campo eléctrico b) ¿Cuál es la intensidad del campo? 22. (II) Un circulo plano de  de radio se coloca en un campo eléctrico uniforme de      de magnitud. ¿Cuál es el flujo eléctrico a través del circulo cuando su cara esta a) perpendicular a las líneas del campo, b) a  con respecto a las líneas del campo y c) paralela a las líneas del campo? 23. (II Un cubo de lado “ L” se coloca en un campo uniforme        con bordes paralelos a las líneas del campo a) ¿Cuál es el flujo neto a través del cubo? b) ¿Cuál es el flujo a través de sus 6 caras? 24. (II) El campo justo afuera de una bola metálica de    es de      y apunta hacia la bola. ¿Qué carga reside en la bola? 25. (III) Una carga puntual  descansa en el centro de un delgado cascaron esférico conductor sin carga FIGURA 6 ¿Cuál es el campo eléctrico      a) para r menor que el radio interior del cascaron b) adentro del cascaron c) más allá del cascaron? d) ¿El cascaron afecta el campo debido a   sola? ¿la carga   afecta el cascaron? FIGURA 6: una carga dentro de un cascaron metálico esférico neutro induce carga sobre su superficie. El campo eléctrico existe incluso mas allá del cascaron pero no dentro del conductor mismo.

26. ¿A qué distancia están dos electrones si la fuerza eléctrica entre ellos es igual al peso de cualquiera de ellos en la superficie de la tierra? 27. Un protón (       esta suspendido en reposo en un campo eléctrico

⃗ . Tome en consideración la gravedad en la superficie de la tierra y determine ⃗ uniforme  28. a) dado el campo eléctrico local de    ¿Cuál es la aceleración que experimenta un electrón cerca de la superficie de la tierra? b) ¿y un protón? c) calcule la razón entre cada aceleración y     29. Estime la fuerza neta entre el grupo CO y el grupo HN que se muestra en la FIGURA 7. C y O tienen cargas    y H y N tienen cargas  , donde e minúscula es igual a      (sugerencia: no incluya las fuerzas “internas” entre C y O ni entre H y N

30. Suponga que la atracción eléctrica, en lugar de la gravedad fuese la responsable de mantener a la luna en órbita alrededor de la tierra. si se colocaran cargas iguales y opuestas   en la tierra y en la luna ¿Cuál sería el valor de    para mantener la orbita actual? Utilice los siguientes datos:

                            . Trate a la tierra y a la luna como partículas puntuales 31. Una carga puntual positiva        esta fija en el origen de las coordenadas, y una carga negativa         esta fija en el eje x en   . determine la ubicación del lugar ( o lugares a lo largo del eje x donde el campo eléctrico debido a estas dos cargas es cero) 32. Un gran electroscopio está hecho con “hojas” que son alambres de      con pequeñas esferas de   en los extremos, cuando se carga, casi toda la carga reside en las esferas. Si los alambres forman cada uno un Angulo de   con respecto a la vertical FIGURA 8 ¿Qué carga total  se aplico al electroscopio? Ignore la masa de los alambres. FIGURA 8

33. Dos cargas puntuales,        están ubicadas entre dos placas paralelas con cargas opuestas, como se indica en la FIGURA 9 las dos cargas están separadas por una distancia de     suponga que el campo eléctrico reducido por las placas cargadas es uniforme e igual a    , calcula la fuerza electrostática neta sobre  y determine su dirección. FIGURA 9

34. Una carga puntual de     y carga neta de   cuelga en reposo al final de una cuerda aisladora sobre una larga hoja de carga. La hoja horizontal de carga uniforme crea un campo eléctrico uniforme vertical uniforme en la vecindad de la carga puntual. La tensión en la cuerda es de  calcule la magnitud y dirección del campo eléctrico debido a la hoja de carga FIGURA 10

35. Dos pequeñas esferas conductoras idénticas A y B están separadas una distancia R; cada una porta la misma carga  a) ¿cuál es la fuerza que la esfera B ejercerse sobre la A? b) una esfera idéntica con carga cero, la esfera C. hace contacto con la esfera B y entonces se mueve muy lejos. ¿Cuál es ahora la fuerza neta que actúa sobre la esfera A? c) a continuación la esfera C hace contacto con la esfera A y entonces se mueve muy lejos. ¿Cuál es la fuerza sobre la esfera A en este3 tercer caso? 36. Dos cargas puntuales   –  de masa “m” minúscula se colocan en los extremos de una barra (cuya masa se considera despreciable de longitud “ L” que esta fija a una mesa mediante un perno a través de su centro. Si entonces el aparato se sujeta a un campo eléctrico uniforme  paralelo a las mesa y perpendicular a las barra, determine la torca neta sobre el sistema constituido por la barra mas cargas