ejercicio 1

UNIVERSIDAD UNIVERS IDAD DE LA SERENA DEPART DEPARTAMENTO AMENTO DE FÍSICA Guía de ejercicios. Carga eléctrica – Ley de Coulomb - Campo eléctrico GUIA DE EJERCICIOS CARGA ELECTRICA – LEY DE COULOMB- CAMPO ELECTRICO

1. Calcule Calcule la magnitud magnitud y direcció dirección n de la fuerza fuerza coulómbic coulómbicaa que se ejerc ejercee sobre cada cada una de las tres cargas de la Fig. 1 ig. 2

2. Se disponen tres cargas como se muestra en la figura ig.  y dirección de la fuerza Determine la magnitud elec electro trostá státic ticaa sobre sobre la carg cargaa que que está está en el origen. . Se disp dispon onen en tres tres cargas cargas como como se mue muestr straa en la figura . Determine la magnitud y dirección de la fuerza electrostática sobre la carga de ! nC

$0 cm

$0 cm !

ig. $

2.

!

0.2 gr

0.2 gr ig. 4

ig. 

Dos esfera esferas s metáli metálicas cas pequeñas pequeñas,, cada cada una con una masa de 0.2 gr, están ". Dos suspendidas como péndulos, por medio de cordeles ligeros, de un punto común, como se muestra muestra en la figura figura 4. a las esferas esferas se les imparte imparte la misma carga carga eléctrica y se encuentra que las dos alcanzan el equilibrio cuando cada cordel aislante forma un ángulo de ! con la "ertical. #i cada cordel tiene $0 cm de largo, %cuál es la magnitud de la carga de cada esfera& #.  'res  'res cargas idénticas (q ) *  + están en torno a un c-rculo de 2 m de radio formando ángulos de $0!, 0! u 2/0!. como se muestra en la figura . %+uál es el campo eléctrico resultante en el centro del c-rculo& !. Se colo coloca ca una carga carga $q en el eje eje de un anill anillo o angos angosto to de radio radio % que que lle&a lle&a una carga carga total total $'( distribuida uniformemente en su circunferencia. Si $q está a la distancia ) del centro del anillo( encontrar la fuerza de repulsión de Coulomb que e)perimenta la carga $q.

rof. rof. 1osé ernández 3abra electromagnéticos

enmenos 54

UNIVERSIDAD DE LA SERENA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Guía de ejercicios. Carga eléctrica – Ley de Coulomb - Campo eléctrico *. 3a figura 6 muestra las l-neas de campo eléctrico de dos cargas puntuales

separadas por una distancia pequeña. a. Determine la razn

q1 q2

b. %+uáles son los signos de q  y q2& +. 7n la figura /, determine el punto (distinto del infinito en que el campo eléctrico sea nulo.

ig. / ig. 6

,. Determinar la fuerza sobre la carga q dispuesta en el origen del sistema coordenado por la acción de q1 y q2.-Fig.+ 1/. Determinar la fuerza debido a una distribución de carga lineal uniforme sobre una carga q( ubicada a una distancia 0a0 del borde de la distribución.-Fig.,. 11. ncontrar una e)presión para el campo elctrico en puntos a distancia 0y0 de una distribución lineal uniforme de carga. -Fig.1/ 4

4

4

Fig. ,

Fig. +

q1

Fig. 1/

q5

7

y

r 1 a

r 2 q

q2

3

rof. 1osé ernández 3abra electromagnéticos

6

q5

3

6

enmenos 254

3

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2. 8n átomo neutro de 9idrgeno en su estado normal se comporta en algunos aspectos como una distribucin de carga eléctrica que consiste en una carga puntiforme de "alor :e rodeada por una distribucin de carga negati"a cuya densidad "iene dada por;

2 r  

  -r .



Ce



a/

, donde a o  es el radio de
0.$>0*?(cm y + una constante cuyo "alor es el preciso para que el "alor de la carga total negati"a sea e@actamente e. Determinar el "alor de la carga eléctrica total en el interior de una esfera de radio a o  y el "alor de intensidad del campo eléctrico a ésta distancia del núcleo. INDICACION ; Determinar primero +. 12. 8n par de cargas puntuales de igual magnitud y signo contrario( separadas una distancia 0a0 conforman un sistema llamado dipolo eléctrico. ncontrar el campo elctrico en los puntos 7 y 79 de la Fig. 11. Fig. 12

4 75

Fig. 11

r 2 $q

a@2

3

q

7 3

a

r 1

1. ncontrar el campo elctrico en puntos pró)imos a un plano infinito debido( a una distribución de carga uniforme distribuida en dic:o plano. -Fig.12 1". ncuentre la fuerza sobre una carga puntual de /-;C( situada en -/(/(#-m debido a un cuadrado de "-m de lado( en el plano z y < = 2-m( con una carga total de #//-;C( distribuida uniformemente. 1#. 8na carga laminar uniforme con ? <-1@AB1/ ,-C@m2( está localizada en z<#-m y una carga lineal

rof. 1osé ernández 3abra electromagnéticos

enmenos $54

UNIVERSIDAD DE LA SERENA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Guía de ejercicios. Carga eléctrica – Ley de Coulomb - Campo eléctrico uniforme con  < -2#@,B1/,-C@m en z< -m> y< -m. ncuentre E en -)(1(/-m. 1!. #e lanza un electrn con una "elocidad inicial de 2>0 / (m5s el direccin del eAe

equidistante de las placas =orizontales de un tubo de rayos catdicos (ig.$. 7l campo eléctrico uniforme entre las placas tiene una intensidad de 2>04 (B5+ y dirigido =acia arriba.

a.* %qué distancia perpendicular al eAe =a recorrido el electrn cuando pasa por el e@tremo de las placas& b.* %Cué ángulo con el eAe forma su "elocidad cuando abandona las placas& c.* % qué distancia por debaAo del eAe c=oca con la pantalla fluorescente #& /.8na "arilla en forma de semicircunferencia de radio EaF, tiene una densidad de carga (+5m, distribuida uniformemente, tal como se ig4 C ilustra en la ig.4. +alcular; a.* 3a fuerza que actúa sobre una carga q colocada en  a b.* 3a carga total en la "arilla  ?.7ntre las placas de defle@in de un osciloscopio de rayos catdicos, e@iste un campo eléctrico de $0000 B+ *. a. %Cué fuerza se eAerce sobre un electrn colocado en esta regin& b. %Cué aceleracin adquiere el electrn debido a esta fuerza&. +ompárela con la aceleracin de gra"edad.

v

E

" cm

rof. 1osé ernández 3abra electromagnéticos

enmenos 454

2 cm Fig.1

S