potencial eléctrico - Colegio Jordán de Sajonia

COLEGIO JORDÁN DE SAJONIA
Dominicos
ACTIVIDADES DE REFUERZO SEGUNDO BIMESTRE
FECHA:
NOMBRE:
ASIGNATURA: FÍSICA
GRADO: ONCE A / B /C
TEMA: Electromagnetismo
PROFESOR(A): ALEXANDRA GARCÍA
electrizado puede recurrir, por lo tanto, a medios
de limpieza del cabello que le ayuden a solucionar
su
problema.
DESEMPEÑO: Emplea los conceptos de campo,
corriente, voltaje o resistencia desde su aplicación y
modelación para situaciones en contexto.
“QUÉ ES Y POR QUÉ SE FORMA LA ESTÁTICA
EN EL CUERPO HUMANO
La energía eléctrica nos rodea y es normal que se
acumule en el pelo. No la advertimos en nuestra
vida cotidiana por tratarse de una carga mínima.
Sin embargo, no es difícil alterar este equilibrio
eléctrico: basta tan solo pasar un peine o un secador
sobre
el
pelo
recién
lavado.
Una variación electrostática de este tipo determina
que cualquier cuerpo sin carga pueda activarse
de corriente eléctrica. Un ejemplo conocido de
este principio es la esfera que, tras repetidos frotamientos
en un jersey de lana, atrae trocitos de
papel. De la misma manera, los cabellos se pueden
cargar cuando se les pasa un peine con fuerza.
Se vuelven tan electrostáticamente negativos que
son atraídos por el peine cargado positivamente,
ya que las cargas positivas y negativas se atraen
mutuamente. La consecuencia son pelos que literalmente
se pegan al peine. Las cargas de igual
signo, por el contrario, se repelen. Esto supone
que cada pelo cargado negativamente se aleja todo
lo posible de su vecino también
así cargado; los
Q
cabellos se mueven y se qorientan hacia arriba, y
parecen querer escapar volando. En este estado no
permiten un peinado correcto y no recuperan su
forma
con
el
cepillado.
Esta carga electrostática pueden reforzarse si,
por ejemplo, se utiliza un champú que contenga
sustancias negativas. Por el contrario, ayudan los
tratamientos capilares que contienen componentes
cargados positivamente, pues se depositan en cada
pelo e igualan la carga negativa no deseada. Quien
se enfrenta con frecuencia al problema del pelo
Los acondicionadores ayudan a proteger el pelo.
En consecuencia, deberá escoger el que mejor
se adapte a su tipo de cabello. Los enjuagues regulares
con
acondicionador
neutralizan
las
cargas
eléctricas estáticas y hacen el pelo mucho más
manejable. En cualquier caso, si su cabello queda
“restallando de limpio” significa que lo está lavando
muy seguido o está usando mucho champú”.
http://www.elaviso.com/articulos/salud-ybienestar/nuestro-organismo/
“La carga eléctrica (cantidad de electrones) de cada
cuerpo se mide en culombios (C) en el S.I. y en esta
culombios (stc) en el c.g.s.
1 culombio (C)
=
3 x 109 stc
franklin)
1 culombio
=
106
microculombio
(mC)
1 culombio
=
10-9
nanoculombio
(nC)
1 estatoculombio
=
3,34 x 10-10 culombio
1 electrón
=
1,602 x 10-19
culombio
1 protón
=
1,602 x 10-19
culombio
1 neutrón
=
No tiene carga
eléctrica (0)
(u.e.e. -
“La fuerza de repulsión o de atracción entre dos cargas
eléctricas puntuales es directamente proporcional al
producto de sus cargas e
inversamente
proporcional
al
cuadrado de la distancia que las
separa”.
La constante de proporcionalidad K depende del medio
que rodea a las cargas, así en el vacío tiene un valor de:
líneas de fuerza que indican la dirección de la fuerza
eléctrica en cada punto.
CAMPO ELÉCTRICO
Es la región del espacio donde se
ponen de manifiesto los
fenómenos eléctricos. Se
representa por E y es de
naturaleza vectorial.
La región del espacio situada en
las proximidades de un cuerpo
cargado (Q), que puede tener
carga positiva o negativa, posee unas propiedades
especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha
región una carga eléctrica de prueba (q +), se observa que
(q+) se encuentra sometida a la acción de una fuerza, que
puede ser de atracción o repulsión. Este hecho se expresa
diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo
eléctrico.
La intensidad de campo eléctrico en un punto se define
como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada
en él. Si E es la intensidad de campo, sobre una carga de
prueba(q) actuará una fuerza cuya magnitud es igual:
F=qE
La dirección del campo eléctrico en cualquier punto
viene dada por la de la fuerza que actúa sobre una carga
de prueba (q) que siempre es positiva, colocada en dicho
punto.
También se puede determinar, en cualquier punto situado
a una distancia (d), la magnitud de la intensidad de
campo eléctrico (E) en función de la carga (Q) que
genera dicho campo, con la relación matemática.
En el Sistema Internacional de unidades
el campo eléctrico se mide en
newton/culombio (N/C) y en el sistema
cegesimal en dina/statoculombio (dina/stc).
DIFERENCIA
ELÉCTRICO)
DE
POTENCIAL
(POTENCIAL
En el punto anterior determinamos
que toda partícula eléctricamente
cargada crea a su alrededor un
campo de fuerzas. Este campo
puede
representarse
mediante
Para mover otra partícula cargada de un punto a otro del
campo hay que realizar trabajo. La cantidad de energía
necesaria para efectuar ese trabajo sobre una carga de
prueba se conoce como diferencia de potencial entre
ambos puntos.
“La diferencia de potencial, también llamada tensión
eléctrica, es el trabajo necesario para desplazar una
carga de prueba(q) de un punto a otro en el interior de
un campo eléctrico”
En realidad se habla de cuantificar la diferencia de
potencial entre ambos puntos (VA - VB), uno (VA) de
mayor diferencia de potencial que el otro (VB).
El voltio, es la unidad que mide la diferencia de potencial
eléctrico entre dos puntos y el potencial eléctrico está
relacionado con la energía potencial eléctrica.
El voltio se define como la diferencia de potencial
existente entre dos puntos, cuando el trabajo necesario
para mover una carga de 1 culombio de un punto al
otro es igual a 1 julio.
Las unidades de potencial eléctrico y sus equivalencias
son:
1 voltio (V)
=
3,33 x 10-3 stv
1 estatovoltio
=
300
V
ACTIVIDAD
1. Al frotar una barra de plástico con un paño de lana,
aquélla adquiere una carga de –0.8 μC. ¿Cuántos
electrones se transfieren del paño de lana a la barra de
plástico?
2. ¿Cuántos coulombs de carga positiva existen en 1.0 kg
de carbono? Doce gramos de carbono contienen el
número de Avogadro de átomos y cada átomo posee seis
protones
y
seis
electrones.
3. Tres cargas puntuales están sobre el eje X; q1 = -6.0
μC está en x = -3.0 m, q2 = 4.0 μC está en el origen y q3
= -6.0 μC está en x = 3.0 m. Hallar la fuerza sobre q1.
4. Tres cargas, cada una de 3.0 nC están en los vértices
de un cuadrado de lado 5.0 cm. Las dos cargas en los
vértices opuestos son positivas y la otra es negativa.
Determinar la fuerza ejercida por estas cargas sobre una
cuarta carga de 3.0 nC situada en el vértice restante.
5. En el cobre existe aproximadamente un electrón libre
pos cada átomo. Una moneda de cobre posee una masa
de 3.0 g. (a) ¿Qué porcentaje de la carga libre debería
extraerse de la moneda para que ésta adquiera una carga
de 15.0 μC? (b) ¿Cuál sería la fuerza de repulsión entre
dos monedas con esa carga, separadas una distancia de
25.0 cm? Suponer que las monedas son cargas puntuales.
14.- Calcular la intensidad de campo en un punto donde
se sitúa una carga de 8 x 10-12 C. Sobre la cual actúa una
fuerza de 1,175 x 10-8 N
15.- Dos cuerpos cargados con +1,6 x 10-7 C y con –1,6 x
10-7 C, se hallan separadas una distancia de 60 cm. ¿Cuál
es la intensidad del campo eléctrico en el punto medio
que
separa estas
cargas?.
6.- Si dos cargas iguales de +5,5 x 10-3 C se sitúan en el
aire, separadas una distancia de 6 cm. ¿Cuál será la
fuerza
de
repulsión
entre
ellas?.
7- ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre el
núcleo del átomo de hidrógeno y su electrón, si el radio
atómico
es
de
5
x
1011
m?.
16.- Hallar la intensidad de campo en el vértice “A”
8- ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de repulsión entre
dos cationes plúmbicos separados una distancia de
15 mm?
9- Dos esferas de médula de saúco, cargadas
negativamente, se repelen con 5000 dinas cuando se
hallan separadas una distancia de 0,07 cm. Determinar la
magnitud de la carga depositada en cada
esfera.
10- Dos esferas de médula de saúco, cargadas
negativamente, se repelen con 200 N cuando se hallan
separadas una distancia de 5 mm. Determinar la
magnitud de la carga depositada en cada esfera.
11.- Dos bolas de ping pong que tienen cargas iguales y
masas iguales de 0,25 g, se hallan suspendidas de un
mismo punto, mediante hilos delgados de 125 cm de
longitud. La repulsión electrostática mantiene separadas
las bolas 200 mm. Calcular la carga que existe en cada
pelota.
12.- En un rectángulo de 5
x 3 cm se colocan 3 cargas
tal como se indica en el
gráfico. Determinar el valor
de la fuerza que actúa sobre
la carga de – 20 mC.
13.- Determinar la magnitud del campo eléctrico, en un
punto donde se sitúa una carga de +9,87 C, sobre la cual
el campo ejerce una fuerza de 6,785 x 10 8 dinas.
17.- Calcular la magnitud del trabajo que se realiza para
llevar una partícula alfa desde un punto a otro cuya
diferencia
de
potencial
es
de
200
voltios.
18.- Calcular el trabajo necesario para trasladar una
carga q = 80 nC, desde un punto A en el aire situado a 60
cm de una carga Q = 5 mC, hasta otro punto B situado a
20 cm de la carga Q.”
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