Colegio Santa Bernardita Área Ciencias – Física. Prof. Ignacio Miranda C.
Nivel: 4° Medio. Unidad: Electricidad y Magnetismo. Subunidad: Electricidad. Guía de ejercicios N°1 Ley de Coulomb. Resuelve cada uno de los siguientes ejercicios de forma clara y ordenada en tu cuaderno.
F
=
k 0
Q1 Q2 ⋅
2
F
k 0 Q1 Q2 ⋅
=
K
0
r 2
=
9.0 10 ⋅
9
N m
2
⋅
2
C
1) Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q 1 = 1 x 10-6 C. y q2 = 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm. Además represente los vectores fuerza resultantes en un diagrama.(R 9 N) ≈
2) Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25 x 10-9 C. y q2 = 2 mC. que se encuentra encuentran n en reposo y en el vacío vacío a una distancia distancia de 10 cm. Además represente los vectores fuerza resultantes en un diagrama. (R 2,25 N) ≈
3) Calcular la magnitud de la fuerza existente entre la interacción de dos cargas eléctri eléctricas cas de magnit magnitud ud q1= 8.61 8.61 μC y q2= q2= - 0.00 0.005 5 C, sabi sabien endo do que que amba ambass se encuentran a una separación de 0.0009 km, para cargas en: (R a) 478,33 N, b) 207,96 N c) 106,29 N d) 5,095 N e) 103,98 N) ≈
a) Vacío. b) Gasolina. c) Vidrio. d) Agua. e) Aceite. Analiza los resultados obtenidos, ¿que puedes concluir al respecto, en relación a la magnitud de las fuerzas calculadas?. 4) Una carga carga de 25 mC se encue encuent ntra ra a 0,4 0,4 km de una una carg carga a de 32 mC. mC. ¿Con ¿Con qué fuerza se atraen si se encuentran al vacío? (R 45 N) ≈
5) ¿A qué distancia se encuentran dos cargas eléctricas (en el vacio) de -2 μC y 0.4 μC si se atraen con la fuerza de 4.2 N?. Además represente los vectores fuerza resultantes en un diagrama. (R 0,041 m) ≈
6) La carga de un electrón es 1.60219 x 10 -19 C, a cuantos electrones de exceso o defe defect cto o corre orresp spon onde de una una carg carga a de: (R a)1,87x1019 elec electr tron ones es defe defect cto, o, b) 4,36x1018electrones exceso, c) 2,808x1016 electrones defecto, d) 3,99x1013 electrones exceso) ≈
a) 3 C, b) -0.7 C, c) 4.5 mC d) -6.4 μC 7) Determine la magnitud y el signo de una carga eléctrica q 1 cuando la fuerza de atracción es igual a 2.4 N la separación entre ellas es de 5.6 cm y la magnitud de la carga q2 = 12.9 mC. (Considere ambas cargas en el vació) (R 6,48x10-11C, la carga es negativa) ≈
8) Si se tiene una carga q1 = 9.8 C y la separación existente con la carga q 2 es de 66 cm, además sabemos que la fuerza de repulsión entre las cargas es de 0.091 N.
Calcular Calcu lar la magnit magnitud ud de la carga carga elé eléctr ctrica ica q 2 y determi determinar nar su signo signo tenien teniendo do en consideración que las cargas están sumergidas en agua. (R 3,64x10 3,64x10-11C, la carga es ≈
positiva)
9) Se tienen dos cargas q1 =0.2mC y q2 = - 0.3μC que se atraen con una fuerza medida de 0.0125 N y se encuentran a una distancia de 1 m. Además se sabe que ambas cargas cargas están sumergidas sumergidas en un medio material desconocid desconocido. o. ¿En que sustancia sustancia están sumergidas estas cargas? (R 43 glicerina) ≈
10) ¿Cuál es la fuerza con que se atraen una carga de 25 mC otra de -40 mC situadas en el aire a 2 cm. (R 2,25x10 2,25x10-10N.) ≈
11) ¿Con qué fuerza se repelen una carga de + 80 coulomb de otra de + 20 coulomb si están a 0,05 km en el aire? (R 5,76x10 5,76x109N ) ≈
12) La distancia entre el protón del núcleo de hidrógeno y el electrón de su órbita es aproximadamente 0.53 Å. La carga eléctrica del protón y del electrón es la misma en valor absoluto y vale 1,6 · 10-19 coulomb. Con estos valores calcule la fuerza con que se atraen. (R 8,202x10 8,202x10-8N) ≈
13) Con qué fuerza fuerza se atraen atraen un electró electrón n y una partíc partícula ula alfa alfa (núcle (núcleos os de Hel Helio io -19 ionizados) si están situados a 3 ángstrom en el vacío. (R 5,12x10 5,12x10 N) ≈
14) Una carga q está situada a la distancia r de otra carga q. ¿Qué sucede con la fuerza de acción entre entre ellas si una de las cargas cargas se hace 6 veces mayor y la otra se reduce reduce a la tercera parte, sin variar la distancia? (La fuerza se hace 2 veces mayor) 15) Dos cargas de 0, 00005 coulomb coulomb se encuentran encuentran a 15 metros. ¿Con qué fuerza fuerza actúan entre sí? (R 0,099N) 0,099N) ≈
16) Dos cargas de 16 · 10-7 C y 5 · 10- 8 C se repelen con una fuerza de 4· 10-5 N. ¿A qué distancia se encuentran? (R 4,24 4,24 m) ≈
17) Calcular la fuerza fuerza repulsiva de dos cargas eléctricas de - 20 μC y - 36 milicoulomb, milicoulomb, si se encuentran a 10 cm, sumergidas en glicerina. (R 15069,76 15069,76 N) ≈
18) Una carga carga de - 25 microcou microcoulom lomb b se encuentr encuentra a a 0,4 km de una carga carga de -5 microcoulomb. ¿Con qué fuerza se atraen? (R 4,5x10 4,5x10 N)
32
≈
19) ¿A qué distancia se encuentran dos cargas eléctricas de -2 coulomb y 4 coulomb si se atraen con la fuerza de 1.2 N? (R 244948,97 244948,97 m) ≈
20) ¿Con ¿Con qué fuerza fuerza actúan actúan entre entre sí una carga carga eléctri eléctrica ca equiva equivalen lente te a la de 250 elec electr tron ones es con con otra otra equ equival ivalen ente te a la de 5000 5000 proto roton nes a la dista istanc ncia ia de 2 ángstrom? (R 7,2x10 7,2x10-3N) ≈
21) ¿Qué sucede con la fuerza de acción entre dos cargas eléctricas si una aumenta 12 veces su carga, la otra se reduce a la cuarta parte y la distancia disminuye a la tercera parte? (R la fuerza disminuye en 27 veces) ≈
22) Dos cargas eléctricas se atraen con cierta fuerza; si una de ellas se triplica y la otra se duplic duplica. a. ¿A qué distan distancia cia deben deben situar situarse se ahora ahora para para que la fuerza fuerza perman permanezc ezca a constante? (R La distancia distancia debe aumentarse en 2,449) ≈
23) ¿Con qué fuerza se atraen un protón y un electrón cuando están a 10- 12 cm? (R 3,304 3,304 N) ≈
24) Dos cargas eléctricas situadas a cierta distancia se atraen con cierta fuerza. Si una de las cargas se hace 6 veces mayor y la otra se reduce a la tercera parte ¿A qué distancia deben situarse ahora para que la fuerza se reduzca al 50%? (Se debe duplicar la distancia)
25) 25) Co Cons nsid ider ere e tres tres carg cargas as punt puntua uale less loca locali liza zada dass en las las esquinas de un triangulo recto, como se muestra en la fig figura, ura, don donde q1=q3 1=q3 y q2 = -2,0 2,0 µC, µC, y a = 0,10 0,10 m, encuentre la fuerza resultante sobre q3 26) El electrón y el protón de un átomo de hidrogeno están separados en promedio por una distancia aproximada de 5,3x 5,3x10 10-1 -11m 1m.. Encu Encuen entr tre e la magn magnit itud ud de las las fuer fuerza zass eléctricas y gravitacionales entre las partículas. (R 8,202 8,202 ≈
x10-8 N)
