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Campo Electrico Enunciado

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  • ISAAC GUAMN TORRES AYUDANTE FSICA C - ESPOL E-MAIL: [email protected]

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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.