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Preguntas
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| 1. |
De un hilo largo de seda
cuelga una esfera cargada positivamente. Se desea medir E en un
punto que se encuentra en el mismo plano horizontal en el cual esta
suspendida la carga. Para hacer esto, se coloca una carga positiva de
prueba, q0, en el punto en cuestión y se mide F/q0.
¿ Será en dicho punto, F/q0 mayor que, igual a o menor
que E? |
| 2. |
Al explorar los campos eléctricos
con una carga de prueba, con frecuencia se supone (por conveniencia) que
ésta carga es positiva. ¿Es realmente importante tal suposición para
determinar al campo?. Ilustrar la respuesta con un ejemplo simple de su
propia inventiva. |
| 3. |
Cual es la relación
entre las líneas de fuerza y el vector de campo eléctrico. Tomando en
consideración lo anterior, dibuje las líneas de fuerza para un alambre
infinito con carga positiva; para una carga puntual positiva; para dos
cargas iguales del mismo signo y para dos cargas iguales en magnitud pero
opuestas en signo. |
| 4. |
Las líneas de fuerza eléctrica
nunca se cruzan ¿por qué?. |
| 5. |
La líneas de fuerza para
un alambre infinito, muestra que E tiene en mismo valor en todos
los puntos a los lados del alambre infinito uniformemente cargada. ¿Parece
esto razonable se podría pensar que el campo debe ser más intenso en las
proximidades del alambre, debido a que las cargas están mucho más
cercanas?. |
| 6. |
Si se dejara en libertad,
a partir del reposo, a una carga puntual q de masa m, ¿se moverá a lo
largo de una línea de fuerza? |
| 7. |
Una carga puntual se
mueve en un campo eléctrico perpendicularmente a las líneas de fuerza.
¿Actúa alguna fuerza F sobre ella? |
| 8. |
¿Por qué las semillas
de pasto cuando son colocados en una cubeta de aceite, donde existen dos
electrodos uno cargado positivamente y otro negativamente se alinean con
las líneas de fuerza eléctricas? normalmente las semillas de pasto no
trasportan carga eléctrica. |
| 9. |
A través de dos cargas,
+q y -q, que se encuentran separadas por una distancia L, se traza una línea
recta. ¿Cuál es la dirección de E para aquellos puntos sobre las líneas
que se encuentren: a) entre las cargas, b) fuera de las cargas, de lado de
+q y c) fuerza de las cargas
de lado de -q. |
| 10. |
a)Explique que es un dipolo eléctrico. b)En que
forma se moverá un dipolo eléctrico en reposo que se coloca en un campo
eléctrico externo uniforme y se deja en libertad. |
| 11. |
Un dipolo eléctrico
tiene su momento dipolar p alineado por un campo eléctrico externo
E, uniforme. a) ¿Es el equilibrio estable o inestable?, b) discutir la
naturaleza del equilibrio si los sentidos de p y E son
opuestos. |
| . |
Problemas
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| 1. |
¿Cuáles son la magnitud
y la dirección de un campo eléctrico que contrarrestre el peso de a) un
electrón y b) una partícula alfa. |
| 2. |
En un instante dado, las
componentes de la velocidad de un electrón que se mueve entre dos placas
paralelas cargadas son Vx = 1.5x105 m/s y Vy
= 0.30 x 104 m/s. Si el campo eléctrico entre las placas esta
dado por E = j 1.12x104 N/C, a)¿Cuál es la
aceleración del electrón. b) ¿Cuál será la velocidad del electrón
cuando su coordenada X ha cambiado en 2 cm. |
| 3. |
Sobre una partícula de
carga -2x10-9 C actúa una fuerza eléctrica hacia abajo de
3x10-6 N en un campo eléctrico uniforme. a) ¿Cuál es la
magnitud del campo eléctrico?, b) ¿Cuál es la magnitud y la dirección
de la fuerza eléctrica ejercida sobre un protón colocado en éste
campo?, c) ¿Cuál es la fuerza gravitacional sobre el protón?, d) ¿Cuál
es en éste caso, la relación de la fuerza eléctrica a la fuerza
gravitacional? Resp. a) 1.5x103 N/C; b) 2.4x10-16 N,
arriba; c) 1.6x10-26 N; d)1.5x1010. |
| 4. |
Dos cargas iguales y
opuestas de magnitud 2x10-7 C están separadas 15 cm. a) ¿Cuál
es la magnitud y la dirección de E en un punto que se encuentra a
la mitad del camino entre las dos cargas?, b) ¿Qué fuerza (en magnitud y
en dirección) actuaría sobre un electrón colocado en éste punto?.
Resp. a) 6.4x105 N/C, hacia la carga negativa; b) 1.0x10-13
N, hacia la carga positiva. |
| 5. |
Dos cargas puntuales de
magnitud y signos desconocidos se colocan a una distancia d. a) Si fuera
posible que, en algún punto sobre la línea que une a las dos cargas,
pero no entre ellas, E=0, ¿dónde estaría localizado éste punto
y cuáles serían las condiciones necesarias para su existencia?, b) Si
fuera posible, para cualquier disposición de dos cargas puntuales,
encontrar dos puntos (ninguno de los cuales se encuentre en el infinito)
para los cuales E=0, ¿Cuáles serían las condiciones necesarias
para obtenerlos?. Resp. a) las cargas deben de ser de signo opuesto y la
magnitud de las mas cercanas deben ser menor que la de la más alejada. b)
No. |
| 6. |
a) Localizar en la figura el
punto (o puntos) para el (los) cual (les) el campo eléctrico es cero. b)
Trácese un dibujo cualitativo que muestre a las líneas de fuerza. Considérese
que a =
50cm.
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| 7. |
Dos cargas puntuales están separadas por una distancia d (véase la
figura). Graficar E(x), suponiendo que en la carga de la izquierda x=0.
Considérense valores positivos y negativos de x. Graficar a E como
positivo si apunta hacia la derecha y como negativo si apunta hacia la
izquierda. Supóngase que q1=+1.0x10-16 C, que
q2=+3.0x10-6 C y que d=10 cm.
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| 8. |
¿Cuál es la magnitud y la dirección de E en el centro del
cuadrado en la figura ?. Supóngase que q=1.0x10-8 C y que a = 5cm.
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| 9. |
Un dipolo eléctrico. La figura se muestra una carga positiva y una carga
negativa de igual magnitud q, separadas por una distancia 2 a, en una configuración
llamada dipolo eléctrico. a) Dibuje las líneas de fuerza de esta
configuración del dipolo eléctrico. ¿Cuál es el campo E debido
a estas dos cargas, en el punto P que se encuentra a una distancia r sobre
la perpendicular al punto medio que une a las cargas? .Investigue como se
le llama al producto “2aq” y que significado tiene.
Supóngase que r>> a. Resp.:
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| 10. |
La figura muestra a dos cargas +q y- 2q separadas una distancia d. a)
Determinar E en los puntos A, B y C. b) Hacer un dibujo burdo de
las líneas de fuerza.
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| 11. |
Calcular la magnitud y la dirección de E en el punto P de la
figura. Resp.: E=K4q/ a2, a lo
largo de la bisectriz y apuntando hacia fuera del triángulo.
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| 12. |
Una varilla delgada de vidrio se dobla en forma de un semicírculo de
radio R. En la mitad superior se distribuye uniformemente una carga de +Q
y en el inferior se distribuyen de una manera regular una carga -Q, tal
como se muestra en la figura. Determinar el campo eléctrico E en
P, el centro de semicírculo.
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| 13. |
Una
varilla delgada no conductora, de longitud L, tiene una carga total q
distribuida de modo uniforme en toda su longitud. Demostrar que el valor
de E en un punto P sobre la perpendicular al punto medio de la varilla es:
Demostrar
que conforme L tiende a infinito E tiende a
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| 14. |
Demostrar que en puntos distantes las componentes de E debidas a
un dipolo están dadas por
en donde x y y
son las coordenadas de un punto P en la figura. Demostrar que este
resultado general incluye los resultados particulares del problema 9. |
| 15. |
Una varilla aislante "semiinfinita" tiene una carga constante k por unidad de longitud. Demostrar que el campo eléctrico
en el punto P forma un ángulo de 45 grados con la varilla y que este
resultado es independiente de la resistencia R.
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| 16. |
Un hemisferio hueco, no conductor de radio interno a, tiene una carga q
distribuida uniformemente en su superficie interna. Determinar el campo eléctrico
de su centro de curvatura.
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| 17. |
Un disco circular delgado de radio a, tiene una carga uniforme tal que su
carga por unidad de área es r. Determinar el campo eléctrico en un punto del eje del disco que se
encuentra a una distancia b
de este.
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| 18. |
Un electrón que se mueve con una rapidez de 5.0 x 108 cm/s,
se lanza paralelamente a un campo eléctrico de 1.0 x 103 N/C, dispuesto
de tal forma que retarde su movimiento. a) ¿Qué distancia viajara el
electrón en el campo antes de llegar (durante algunos momentos) al
reposo? y b) ¿Cuál sería el tiempo transcurrido? c) Si el campo eléctrico
termina bruscamente después de 0.8 cm, ¿Qué fracción de la energía
cinética inicial del electrón se perdería al atravesarlo?
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| 19. |
Un electrón se lanza, tal como se muestra en la figura con una rapidez
de 6x106 m/s y formando un ángulo h de 45°; E=2.0x103N/C (dirigido
hacia arriba), d=2.0 cm y L=10.0 cm. a)¿Chocaría el electrón con
cualesquiera de las placas?. b) Si choca con una de las placas, ¿en que
sitio lo hace?
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