Actividad 11: Electrostática

1) ¿A qué distancia deben colocarse dos cargas eléctricas de -250 ues(q) y 400 ues(q) para que la fuerza de atracción sea de 100 N?
Respuesta: 0,1 cm

2) Dos cargas puntuales de 3.10-9 C y 10 ucgs se encuentran en el aire a 15 mm una de otra. Calcular la fuerza de repulsión.
Respuesta: 13,3 dyn

3) Con los datos del problema anterior, calcular la fuerza que ejerce cada una en el punto donde se encuentra la otra.
Respuesta: 2,34 dyn y 4,44 dyn

4) Dos cargas eléctricas de igual valor se colocan a 20 cm de distancia y se atraen con una fuerza de 100 dyn. ¿Cuál es el valor de dichas cargas?
Respuesta: 200 ues(q)

6) ¿Cuál será la intensidad de un campo eléctrico creado por una carga de 5.10-8 C a 2 cm, 6 cm y 12 cm respectivamente de la misma?
Respuesta: 37,5 Oe, 4,16 Oe y 1,04 Oe

7) Calcular la intensidad y a que distancia de la carga se encuentra un punto de un campo eléctrico originado por una carga de 5 C, si en ese punto la fuerza de repulsión es de 20000 dyn.
Respuesta: 133333 Oe y 57.107 cm

8) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico, si para transportar una carga de 5 C se ha realizado un trabajo de 0,5 kgf?
Respuesta: 0,98 V

9) La diferencia de potencia entre dos puntos de un campo eléctrico es de 800 V, y se ha realizado un trabajo eléctrico de 1,5 kgf para transportar una carga eléctrica. Indicar el valor de la misma.
Respuesta: 0,0183 C

10) Dos cargas eléctricas de q1 = 150 ues(q) y q2 = 200 ues(q) están a una distancia r = 10 cm. Expresar en N, dyn y gf la fuerza F con que se repelen.
Respuesta: 300 dyn, 3.10-³ N y 0,306 gf

11) Calcular la distancia r a que debe colocarse una carga q1 = 500 ucgs(q) de otra carga q2 = 3000 ucgs(q), para que la fuerza de repulsión sea F = 3 gf.
Respuesta: 22,58 cm

12) La intensidad en un punto de un campo eléctrico es E = 10000 dyn/C. Si la fuerza en el mismo punto es F = 1000 gf, ¿cuál es el valor de la carga Q que origina el campo eléctrico?
Respuesta: 294.108ues(q)

13) ¿Cuál es el potencial V en un punto de un campo eléctrico que está a 30 cm de una carga puntual q = 2500 ucgs, y en otro colocado a 20 cm?
Respuesta: 83,3 ucgs(V) y 125 ucgs(V)

14) Calcular la carga de un conductor, si provoca un campo de 500 Oe en un punto ubicado a 5 mm.
Respuesta: 125 ucgs

15) ¿Cuál es la fuerza F que aparece sobre una carga q = 3.10-8 C, colocada en un punto de un campo eléctrico en el cual la intensidad es E = 5 N/C?
Respuesta: 15.10-8 N

16) Un conductor cargado está suspendido y aislado del techo. Calcular la carga que deberá tener para que mantenga sobre la vertical que pasa por su centro, y a 1 cm de él, otro conductor metálico cuya caga es de 6 ucgs y su masa de 0,4 kg.
Respuesta: 65333,33 ucgs

17) Se carga un conductor esférico de 15 cm de radio con una carga de 0,04 C. ¿Cuál es la densidad eléctrica en un punto de la misma?
Respuesta: 42462,8 ucgs/cm ²

18) Para desplazar una carga Q = 3.10-6 Centre dos puntos de un campo eléctrico se efectúa un trabajo
L = 0,02 J. Calcular la diferencia de potencial V entre ambos puntos.
Respuesta: 6,67.10-5 V

19) Calcular la carga de dos partículas igualmente cargadas, que se repelen con una fuerza de 0,1 N, cuando están separadas por una distancia de 50 cm en el vacío.
Respuesta: 1,7.10-6 C

20) Calcular el módulo del vector intensidad de un campo eléctrico en un punto A,sabiendo que en el, sobre una carga explorada de 1.10-4 C aparece una fuerza de 0,2 N.
Respuesta: 2.10³ N/C

21) Calcular el módulo del campo eléctrico en un punto que esta a 2 cm de una partícula de 1.10-2 C.
Respuesta: 2,25.1011 N/C

22) Si en el punto donde se calculó el campo en el problema anterior, se coloca una carga de 4.10-³ C, ¿qué fuerza actúa sobre ella?.
Respuesta: 9.108 N

23) Hallar el valor de la carga q de una partícula tal que colocada a 1 m de otra, cuya carga es de 2.10-8 C, la atrae con una fuerza de 2 N.
Respuesta: 3,33 C

24) Calcular la distancia r que separa dos partículas cargadas con 2.10-2 C cada una, sabiendo que la fuerza de interacción entre ambas es de 9.105 N.
Respuesta: 2 m

25) Hallar el valor de una carga Q que produce un campo eléctrico de 20 N/C, en un punto ubicado a 1 m de distancia.
Respuesta: 2222222222 C

26) Una carga eléctrica Q a 10 cm de distancia, crea un campo eléctrico cuyo módulo es de 5.10-2 C. Calcular el potencial en dicho punto.
Respuesta: 0,005 V

27) Calcular la fuerza que produce una carga de 10 μ C sobre otra de 20 μ C,cuando esta última se encuentra ubicada, respecto de la primera, a:
a) 1 cm.; b) 2 cm.; c) 0,1 cm.
Resolución:
datos: q1 = 10 μ C = 1.10-5 C q2 = 20 μ C = 2.10-5 C
xa = 1 cm = 10-2 m xb = 2 cm = 2.10-2 m xc = 0,1 cm = 10-³ m
a) Fa = k.q1.q2/xa ²
Fa = 9.109 (Nm ²/C ²).1.10-5 C.2.10-5 C/(10-2 m) ² →Fa = 18.10-1 (Nm ²/C ²).C ²/10-4 m ² →Fa = 18.10³ N
Fa = 1,8.104 N
b) Fb = k.q1.q2/xb ²
Fb = 9.109 (Nm ²/C ²).1.10-5 C.2.10-5 C/(2.10-2 m) ² →Fb = 18.10-1 (Nm ²/C ²).C ²/4.10-4 m ² →Fb = 4,5.10³ N
Fb = 4,5.10³ N
c) Fc = k.q1.q2/xc ²
Fc = 9.109 (Nm ²/C ²).1.10-5 C.2.10-5 C/(10-³ m) ² →Fc = 18.10-1 (Nm ²/C ²).C ²/10-6 m ² →Fc = 18.105 N
Fc = 1,8.106 N
28)Una bola de médula de sauco, A, tiene una carga de 40 μ C y está suspendida a 6 cm de otra bola,B,que ejerce una fuerza de 500 N sobre la carga A,¿cuál es la carga de la bola B ?.
Resolución:
datos: qA = 40 μ C = 4.10-5 C; r = 6 cm = 6.10-2 m
F = 500 N = 5.10 ² N
F = k.qA.qB/r ² qB = F.r ²/ k.qA qB = 5.10 ² N.(6.10-2 m) ²/9.109 (Nm ²/C ²).4.10-5 CqB = 5.10-2 N.36.10-4 m ²/36 (Nm ²/C ²).C
qB = 5.10-6 C

29) Una bola de médula de sauco, A, tiene una masa de 0,102 g y una carga de 0,1 μ C. A está ubicada a 50 cm de otra bola, B,de 0,04 μ C.
a) ¿qué fuerza ejerce B sobre A?.
b) ¿cuál será la aceleración de A en el instante en que se suelta? (no tener en cuenta la aceleración de la gravedad).
Resolución:
datos: qA = 0,1 μ C = 10-7 C; qB = 0,04 μ C = 4.10-8 C; r = 50 cm = 5.10-1 m
mA = 0,102 g = 1,02.10-4 kg
a) F = k.qA.qB/r ² F = 9.109 (Nm ²/C ²).10-7 C.4.10-8 C/(5.10-1 m) ² F = 36.10-6 (Nm ²/C ²).C ²/25.10-2 m ²
F = 1,44.10-4 N
b) F = m.a a = F/m a = 1,44.10-4 N/1,02.10-4 kg
a = 1,412 m/s ²

30) Un electróforo se puede descargar y cargar repetidas veces produciendo chispas. ¿De dónde se obtiene la energía que produce las chispas?.
Respuesta:
Por el trabajo entregado para realizar la carga y descarga.


32) La carga de un electrón es de -1,6.10-13 μ C y se mueve en torno a un protón de carga igual y positiva. La masa del electrón es de 9.10-28 g y esta a una distancia de 0,5.10-8 cm. Se pide encontrar:
a) La fuerza centrípeta que opera sobre el electrón.
b) La velocidad del electrón.
c) La frecuencia de revolución (frecuencia del electrón).
Resolución:
datos: qe = -1,6.10-13 μ C = -1,6.10-19 C; qp = 1,6.10-13 μ C = 1,6.10-19 C
r = 0,5.10-8 cm = 5.10-11 m
me = 9.10-28 g = 9.10-31 kg
a) F = k.qe.qp/r ² F = 9.109 (Nm ²/C ²).(-1,6.10-19) C.1,6.10-19 C/(5.10-11 m) ²
F = -2,304.10-28 (Nm ²/C ²).C ²/2,5.10-21 m ²
F = -9,216.10-8 N
b) a = v ²/r y F = me.a
F = me.v ²/r v ² = r.F/me v ² = 5.10-11 m.9,216.10-8 N/9.10-31 kg v ²= 5,12.1012 (m/s) ²
v = 2.262.741,7 m/s
c) v = e/t = e.1/t y f = 1/t
v = e.f f = v/e f = v/2.π.r f = 2.262.741,7 (m/s)/2.3.14159.5.10-11 m
f = 7,203.1015 /s

33) El ión Na+ del cloruro de sodio tiene una carga positiva de 1,6.1013 μ C. El ión Cl- posee la misma carga que el Na+, (obviamente con signo contrario). La distancia que los separa es de 10-8 cm. Calcule la fuerza de atracción.
Resolución:
datos: q Cl- = -1,6.10-13 μ C = -1,6.10-19 C; q Na+ = 1,6.10-13 μ C = 1,6.10-19 C
r = 10-8 cm = 10-10 m
F = k.q Cl-.q Na+/r ² F = 9.109 (Nm ²/C ²).(-1,6.10-19) C.1,6.10-19 C/(10-10 m) ²
F = -2,304.10-8 N