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Material a ser cubierto en ayudantas:
Lunes 20 al Viernes 24 de Mayo del 2013.
Tema: Ley de Coulomb y Campo Elctrico.
1) Tres cargas puntuales estn alineadas a lo largo del eje x. La
carga q1 = 3.00 C est
en el origen, y la carga q2 -5.00 C se encuentra en x = 0.200 m.
La carga q3 = -8.00 C.
Dnde est situada q3 si la fuerza neta sobre q1 es de 7.00 N en
la direccin negativa
del eje x?
2) Una carga puntual positiva q est situada sobre la parte
positiva del eje y en y = a, y
una carga puntual negativa -q est en la parte negativa del eje y
en y = -a. Se coloca una
carga puntual negativa -Q en cierto punto sobre la parte
positiva del eje x. a) En un
diagrama de cuerpo libre, indique las fuerzas que actan sobre la
carga -Q. b) Encuentre
las componentes x y y de la fuerza neta que ejercen las dos
cargas q y 2q sobre 2Q. (Su
respuesta slo debera incluir k, q, Q, a y la coordenada x de la
tercera carga.) c) Cul
es la fuerza neta sobre la carga 2Q cuando est en el origen (x =
0)?
3) Se colocan dos cargas, una de 2.50 C y la otra de -3.50 C,
sobre el eje x, una en el
origen y la otra en x = 0.600 m, como se ilustra en la figura
21.36. Encuentre la posicin
sobre el eje x donde la fuerza neta sobre una pequea carga +q
debera de ser igual a
cero.
4) Dos cargas puntuales estn separadas por 25.0 cm (figura
21.37). Encuentre el
campo elctrico neto que producen tales cargas en a) el punto A y
b) en el punto B. c)
Cules seran la magnitud y la direccin de la fuerza elctrica que
producira esta
combinacin de cargas sobre un protn situado en el punto A?
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5) Una carga puntual de +8.75 C est adherida bajo una mesa
horizontal sin friccin.
Est unida a una carga puntual de -6.50 C con un alambre aislante
de 2.50 cm. Un
campo elctrico uniforme de magnitud 1.85 x108 N/C est dirigido
en forma paralela al
alambre, como se ilustra en la figura 21.39. a) Calcule la
tensin en el alambre. b) Cul
sera la tensin si las dos cargas fueran negativas.
6) Se lanza un electrn con rapidez inicial Vo =1.60 x 106 m/s
hacia el interior de un
campo uniforme entre las placas paralelas de la figura 21.38.
Suponga que el campo
entre las placas es uniforme y est dirigido verticalmente hacia
abajo, y que el campo
fuera de las placas es igual a cero. El electrn ingresa al campo
en un punto equidistante
de las dos placas. a) Si el electrn apenas libra la placa
superior al salir del campo,
encuentre la magnitud del campo elctrico. b) Suponga que en la
figura 21.38 el electrn
es sustituido por un protn con la misma rapidez inicial Vo.
Golpeara el protn alguna
de las placas? Si el protn no golpea ninguna de las placas,
cules seran la magnitud y
la direccin de su desplazamiento vertical, a medida que sale de
la regin entre las
placas? c) Compare las trayectorias que recorren el electrn y el
protn, y explique las
diferencias. d) Analice si es razonable ignorar los efectos de
la gravedad en cada
partcula.
7) Tres cargas puntuales negativas estn sobre una lnea, como se
ilustra en la figura
21.40. Encuentre la magnitud y la direccin del campo elctrico
que produce esta
combinacin de cargas en el punto P, que est a 6.00 cm de la
carga de -2.00 C medida
en forma perpendicular a la lnea que conecta las tres
cargas.
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8) Si se lanzara un electrn hacia el campo elctrico en la figura
con velocidad
horizontal inicial Vo (figura 21.21), cul sera la ecuacin de su
trayectoria?
9) Un conductor en forma de anillo con radio a tiene una carga
total Q distribuida de
manera uniforme en todo su permetro (figura 21.24). Encuentre el
campo elctrico en
el punto P que se localiza sobre el eje del anillo a una
distancia x del centro.
10) Una carga elctrica, Q, positiva est distribuida
uniformemente a lo largo de una
lnea con longitud de 2a que se ubica sobre el eje y, entre y = a
y y = -a. (sta sera la
representacin de una de las varillas cargadas de la figura
21.1.) Calcule el campo
elctrico en el punto P sobre el eje x, a una distancia x del
origen.
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11) Encuentre el campo elctrico que genera un disco de radio R
con densidad
supercial de carga (carga por unidad de rea) positiva y
uniforme, , en un punto a lo
largo del eje del disco a una distancia x de su centro. Suponga
que x es positiva.
12) La figura 21.41 muestra algunas de las lneas de campo
elctrico debidas a tres
cargas puntuales situadas a lo largo del eje vertical. Las tres
cargas tienen la misma
magnitud. a) Cules son los signos de las tres cargas? Explique
su razonamiento. b) En
cul(es) punto(s) la magnitud del campo elctrico es la ms pequea?
Explique su
razonamiento.
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13) Dos cargas puntuales q1 y q2 se colocan a una distancia de
4.50 m entre s. Otra
carga puntual Q= -1.75 C con masa de 5.00 g se sita inicialmente
a 3.00 cm de cada
una de estas cargas (figura 21.45) y se libera del resto. Usted
observa que la aceleracin
inicial de Q es de 324
2 hacia arriba, paralela a la lnea que une las dos cargas
puntuales.
Encuentre q1 y q2.
14) Una carga positiva Q est distribuida de manera uniforme a lo
largo del eje x, de x
= 0 a x = a. Una carga puntual positiva q se localiza en la
parte positiva del eje x, en x = a
+ r, una distancia r a la derecha del final de Q (figura 21.47).
Calcule la fuerza (magnitud
y direccin) que la distribucin de carga Q ejerce sobre q.
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15) Una carga positiva Q est distribuida de manera uniforme
alrededor de un
semicrculo de radio a (figura 21.49). Encuentre el campo
elctrico (magnitud y
direccin) en el centro de curvatura P.
16) Dos alambres no conductores de 1.20 m forman un ngulo recto.
Un segmento
tiene +2.50 C de carga, distribuida de modo uniforme a lo largo
de su longitud; mientras
que el otro segmento tiene -2.50 C de carga, distribuida de modo
uniforme a lo largo
de su longitud, como se ilustra en la figura 21.50. a) Encuentre
la magnitud y la direccin
del campo elctrico que producen estos alambres en el punto P,
que est a 60.0 cm de
cada alambre. b) Si un electrn se libera en P, cules son la
magnitud y la direccin de
la fuerza neta que ejercen estos alambres sobre l?
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17) Tres cargas se colocan como se ilustra en la figura 21.52.
La magnitud de q1 es 2.00
C, pero no se conocen su signo ni el valor de la carga q2. La
carga q3 es de +4.00 C, y
la fuerza neta sobre q3 est por completo en la direccin negativa
del eje x. a) Considere
los diferentes signos posibles de q1 y que hay cuatro posibles
diagramas de fuerza que
representan las fuerzas F1 y F2 que q1 y q2 ejercen sobre q3.
Dibuje esas cuatro
conguraciones de fuerza posibles. b) Con el empleo de los
diagramas del inciso a) y la
direccin de F deduzca los signos de las cargas q1 y q2. c)
Calcule la magnitud de q2. d)
Determine F, la magnitud de la fuerza neta sobre q3.
