GUÍA DE EJERCICIOS-1 ELECTRICIDAD APLICADA I LEY DE COULOMB
Área de EE
GUÍA DE EJERCICIOS N° 1 Ley de Coulomb, intensidad de am!o el"t#io 1) Sean Sean dos cargas cargas puntual puntuales es Q 1 y Q2 separadas una distancia d = 12 cm. Los valores de las cargas son Q 1 = 3µC y Q2 = − 1,5µC. Determine a) La magnitud de la !uer"a el#ctrica $ue act%a so&re cada carga. &) Di&u'e las !uer"as el#ctricas so&re cada carga. . Q1
Q2
12 cm 2) Calcule la magnitud de la !uer"a de atracci(n entre un electr(n y un prot(n separados una −10 distancia de 0,5 ∙ 10 m , como lo estn en el tomo de *idr(geno. 3) Dos cargas puntuales de + µC cada una estn alineadas en !orma vertical. Determine a) La distancia de separaci(n entre cargas para $ue la !uer"a el#ctrica $ue eperimenten valga 5-. +) Si en la situaci(n anterior una de las cargas incrementa su valor al do&le determine la !uer"a $ue eperimentan las cargas.
−1
5) Dos electrones Q = /1,01 C) se disponen en la cercana de una partcula al!a con carga 4 2Q, tal como indica la !igura. Suponga $ue la distancia de un electr(n a la partcula al!a es d =
−1
1 1 m. Determine a) La magnitud de la !uer"a so&re uno de los electrones &) partcula al!a c) Di&u'e las !uer"as $ue act%an so&re cada partcula.
La magnitud de la !uer"a so&re la
4 2Q /Q
/Q d
0)
d
res partculas cargadas con carga 3 µC se colocan a lo largo de una recta *ori"ontal a intervalos de ,5 m. Determine a) La magnitud de la !uer"a $ue act%a so&re la partcula central. &) La magnitud de la !uer"a $ue act%a so&re cada una de las partculas de los etremos.
6) Dos partculas cargadas una carga Q 1 = − 3 µC y la otra con carga Q2 = + µC se disponen en !orma *ori"ontal separadas una distancia d = ,3 m. Determine la posici(n de una tercera carga Q3 para $ue no eperimente ninguna !uer"a el#ctrica. 7) 8n un sistema se u&ican tres partculas cargadas cuyas coordenadas se indican en la !igura. Los valores de las cargas son Q 1 = − 1 µC9 Q2 = 4 2 µC9 Q3 = 4+ µC. Determine la magnitud de la !uer"a el#ctrica neta $ue act%a so&re la carga Q2.
.,+)
Q1
Q2 .,)
Q3 .3,)
). 8l n%cleo del tomo de *elio tiene una carga 4 2e y el del ne(n de 4 1e, siendo e = 1,0 1 /1 C. :allar la !uer"a de repulsi(n entre am&os n%cleos situados en el vaco y a una distancia de 3 milimicras. 1 milimicra = 1 m µ. = 1/ m). Solución
F = k ∗
2 ( 2 × 1,60 × 10 −19 C )(10 × 1,60 × 10 −19 C ) = 5,12 × 10 −10 N 9 Nm = × × 9 10 2 d 2 (3 × 10 −9 m) 2 C
qq'
1) 8l tomo normal de *idr(geno tiene un prot(n en su n%cleo y un electr(n en su (r&ita9 −19
e = 1,60 × 10 C . cada una de estas partculas elementales posee una carga de m(dulo Suponiendo $ue la (r&ita $ue recorre el electr(n es circular y $ue la distancia entre am&as partculas es 5,3 1 /11 m. :allar a) la !uer"a el#ctrica de atracci(n entre el prot(n y el electr(n.
Soluci! 7,2 1 /7 -
11) res cargas puntuales, de 4 2, 4 3 y 4 + µC, estn situadas en los v#rtices del tringulo e$uiltero ;<, $ue tiene l cm de lado. :allar la !uer"a de ; a y la !uer"a de < a .
Solución
Fuerza debida a + 2µC = 7,2 N, repulsión Fuerza debida a + 3 µC = 10,8 N, repulsión
12 ). :allar a) la intensidad del campo el#ctrico 8, en el aire, a una distancia de 3 cm de la carga $1 = 5 1 / C, &) la !uer"a > $ue act%a so&re una carga $2 = + 1 /1 C situada a 3 cm de $1. Soluci(n a) 8 = 5 1 2 -?C &) > = 2 1 /6 -
13. !allar" a la in#ensidad del $a%p& el'$#ri$& en el aire en#re d&s $ar(as pun#uales de + 20 ) 10*8 * 5 ) 10*8 C, dis#an#es 10 $%. Cal$ular se(uida%en#e la uerza -ue a$#a s&bre una $ar(a de + / ) 10*8 C, si#uada en el pun#& %edi& del se(%en#& -ue une las $ar(as dadas. b i en lu(ar de la $ar(a de * 5 ) 10*8 C se $&l&$a &#ra de + 5 ) 10*8 C, $al$ular la in#ensidad del $a%p& la uerza resul#an#e s&bre la $ar(a de + / ) 10*8 C. &lu$ión a = 9 ) 105 NC, a$ia la dere$a F = 3,6 ) 10*2 N, a$ia la dere$a
b = 5/ ) 10/ NC, a$ia la dere$a. F = 2,2 ) 10*2 N, a$ia la dere$a
