| 1.- |
Obtenga una expresión para el trabajo requerido por un agente externo
para juntar cuatro cargas como se indica en la figura. Cada lado del
cuadrado tiene una longitud a.
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| 2.- |
Las cargas mostradas en la figura están fijas en el espacio. Determine
el valor de la distancia x de modo que la energía potencial eléctrica
del sistema sea cero.
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| 3.- |
En un relámpago típico
la diferencia de potencia entre los puntos de la descarga es alrededor de
1.0 x 109 V y la cantidad de carga transferida es de unos 30 C.
A) ¿Cuánta energía se libera? B) Sí toda la energía liberada pudiera
emplearse para acelerar un automóvil de 1200 kg desde el reposo, ¿Cuál
sería su velocidad final? C) Sí pudiera emplearse para fundir hielo, ¿Cuánto
hilo fundiría a 0oC? |
| 4.- |
La diferencia de
potencial eléctrico entre puntos de descarga durante una tormenta eléctrica
en particular es de 1.23 x 109
V. ¿Cuál es la magnitud del cambio en la energía potencial eléctrica
de un electrón que se mueva entre estos puntos? Dé su respuesta en A)
Joules, y B) electrón-volts. |
| 5.- |
En el rectángulo mostrado en la
figura la lados tienen una longitud de 5 cm y 15 cm. q1
= -5.0 y q2 = +2.0uC (a) ¿Cuales son los potenciales eléctricos
en la esquina B y en la esquina A?
(b) ¿Cuánto trabajo externo se requiere para mover a una tercera carga q3
= + 3.0 uC desde B hasta
A a lo largo de una diagonal del
rectángulo? (c) En este proceso, ¿se convierte el trabajo externo en
energía potencial electrostática o viceversa? Explique.
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| 6.- |
Tres cargas de +122 mC cada
una están colocadas en las esquinas de un triángulo equilátero de 1.72
m de lado. Si es abastece energía a razón de 831 W,
¿cuántos días se necesitarán para mover a una de las cargas al
punto medio de la línea que une a las otras dos? |
| 7.- |
Una lámina infinita de
carga tiene una densidad de carga r = 0.12 uC/m2. ¿Cuál es la separación entre las superficies
equipotenciales cuyos potenciales difieren en 48 V? |
| 8.- |
Dos placas conductoras
paralelas y grandes están separadas por 12.0 cm y portan cargas iguales
pero opuestas sobre las superficies que están encaradas. Un electrón
situado a medio camino entre las dos placas
experimenta una fuerza de 3.90 x10 –15 N (a) Calcule el campo eléctrico
en la posición del electrón. (b) ¿Cuál es la diferencia de potencial
entre las placas? |
| 9.- |
Una carga puntual tiene q = 1.16
C. Considérese el punto A, que está a 2.06 m de distancia,
y el punto B, que está a 1.17 m de distancia en dirección diametralmente
opuesta, como en la figura (a). Halle la diferencia de potencial
. Repita si los puntos A y B
se localizan como en la figura (b).
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| 10.- |
(a) Para la siguiente figura, encuentre una expresión de
. (b) ¿Se reduce su resultado a la
respuesta esperada cuando d = 0? ¿Cuándo
a = 0? ¿Cuándo q = 0?
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| 11.- |
En la figura, ubique los puntos, si los hay, (a) cuando V =
0 y (b) cuando E = 0 Considere
únicamente los puntos sobre el eje.
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| 12.- |
Dos cargas q= +2.13 µC están fijas en el espacio separadas por una distancia d= 1.96 cm,
como se muestra en la figura. A) ¿Cuál es el potencial eléctrico en el
punto C? B) Luego se lleva a una tercera carga Q = +1.91 µC lentamente desde el infinito hasta C: ¿Cuánto
trabajo debe realizarse? C)¿Cuál es la energía potencial U de la
configuración cuando la tercera carga está en su lugar?
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| 13.- |
La figura muestra, de canto,
una lámina “infinita” de densidad de carga positiva σ. (a)¿Cuánto
trabajo realiza el campo eléctrico de la lámina cuando una pequeña
carga de prueba positiva q0 se lleva desde su posición
inicial, sobre la lámina, hasta una posición final, ubicada a una
distancia perpendicular z de
la lámina? (b) Use el resultado de (a) para demostrar que el potencial eléctrico
de una lámina infinita de carga puede escribirse como:
V = V0 – (σ / 2ε0) z
Donde V0 es
el potencial en la superficie de la lámina.
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| 14.- |
Una carga eléctrica de
–9.12 nC está distribuida uniformemente alrededor de un anillo de 1.48
m de radio que se encuentra en el plano yz
con su centro en el origen. Una partícula que tiene una carga de –5.93
pC está ubicada sobre el eje x
en x = 3.07m. Calcule el trabajo
realizado por un agente externo para mover la carga puntual hasta el
origen. |
| 15.- |
Al moverse desde A
hasta B a lo largo de una línea de un campo eléctrico, está realiza un
trabajo de 3.94x10-19 J sobre un electrón en el campo
ilustrado en la figura. ¿Cuáles son
las diferencias en el potencial eléctrico (a) VB – VA’
(b) VC – VA’
y (c) VC
- VB ?
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| 16.- |
Considere una carga puntual con q
= 1.5x10-8C. (a)
¿Cuál es el radio de una superficie equipotencial que tenga un potencial
de 30 V? (b) Estarán
uniformemente espaciadas las superficies cuyos potenciales difieren en una
cantidad constante (digamos, de 1.0 V)?
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| 17.- |
Supóngase que el potencial eléctrico varía a lo largo del eje x
como se muestra en la figura. De los intervalos mostrados (no tome en
cuenta el comportamiento en los puntos extremos de los intervalos),
determine los intervalos en los que Ex tiene (a) su máximo
valor absoluto y (b) el mínimo. (c) Grafique Ex,
contra x.
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| 18.- |
Dos placas metálicas
paralelas y grandes están separadas por 1.48 cm y contienen cargas
iguales pero opuestas sobre sus superficies enfrentadas. La placa negativa
hace tierra y se considera que su potencial es cero. Si el potencial en
medio de las placas es de +5.52 V, ¿cuál es el campo eléctrico en esta
región?. |
| 19.- |
.Una carga por unidad de longitud
k está distribuida uniformemente a lo largo de un
segmento de línea recta de longitud L.
(a)Determine el potencial
(eligiendo que sea cero en el infinito) en un punto P a una distancia y de
un extremo del segmento cargado y en línea con él. (véase en la figura).(b)Use el resultado de (a)
para calcular la componente del campo eléctrico en P en la dirección y
(a lo largo de la línea) (c) Determine la componente del campo eléctrico
en P en una dirección perpendicular a la línea recta.
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| 20.- |
Un cascarón esférico de paredes delgadas,
conductor, de 20 cm de radio exterior, contiene una carga de 3.0 uC.
Dibuje (a)la magnitud del campo eléctrico E y (b)el potencial V contra la
distancia r desde el centro del cascarón.
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| 21.- |
Considérense dos
esferas conductoras separadas por una gran distancia, 1 y 2, teniendo, la
segunda, el doble del diámetro que el de la primera. La esfera
más pequeña tiene inicialmente una carga
positiva q y la más grande está inicialmente sin carga. Se
conectan ahora las esferas con un alambre delgado y largo.(a)¿cómo se
relacionan los potenciales finales V1 y V2 de las
esferas? (b)Halle las cargas finales q1 y q2 sobre
las esferas en términos de q. |
| 22.- |
Si la Tierra tuviera una carga neta equivalente a 1
electrón/m2 de área superficial (una hipótesis muy alejada
de la realidad), (a)¿Cuál sería el potencial de la Tierra? (b) ¿Cuál
sería el campo eléctrico
debido a la Tierra justo por arriba de su superficie?
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| 23.- |
Una carga de
15 nC puede producirse por simple frotamiento. ¿A qué potencial elevaría
dicha carga a una esfera conductora y aislada de 16 cm. de radio?
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| 24.- |
Encuentre (a) la carga y (b)la densidad de carga r sobre la superficie de una esfera conductora de 15.2
cm de radio cuyo potencial es de 215 V.
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| 25.- |
Dos esferas conductoras, una de 5.88 cm de radio y la
otra de 12.2 de radio, contienen cada una carga de 28.6 nC y están muy
lejos una de la otra. Si posteriormente las esferas se conectan por medio
de un alambre conductor, encuentre (a)la carga final sobre cada esfera y
(b) el potencial de cada una de ellas.
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| 26.- |
Dos esferas conductoras idénticas de 15.0 cm de
radio están separadas por una distancia de 10.0 m. ¿Cuál es la carga
sobre cada esfera si el potencial de una es de +1500 V y el de la otra es
de –1500 V? ¿Qué suposiciones ha hecho usted?
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