TEMAS SELECTOS DE FÍSICA I Junio - Prepa 20-30

TEMAS SELECTOS DE FÍSICA I
Conceptos a utilizar:
Electrostática, carga puntual, ley de Coulomb, campo eléctrico, potencial eléctrico,
diferencia de potencial, trabajo eléctrico, ley de Ohm, voltaje relativo, conexión a tierra,
conexión en serie y conexión en paralelo.
ELECTROSTÁTICA
(1)
(2)
(3)
(4)
Ley de Coulomb.
Campo eléctrico.
Potencial, diferencia de potencial y trabajo eléctrico.
Ley de Ohm y circuitos conectados en serie y en paralelo. Voltajes relativos.
PROBLEMAS RESUELTOS
NOTA. Algunos ejercicios serán resueltos de tal forma en que no se dejen detalles
importantes de solución de lado, es decir, se detallará el proceso lo más posible.
Otros tantos, harán referencia al libro de texto “FÍSICA GENERAL” (Van Der Merwe),
por lo que se le pide tener a su alcance el MANUAL DE TRABAJO de nuestro curso
regular y realizar un diagrama apropiado en cada ejercicio.
(1) Dos cargas eléctricas idénticas se encuentran en el aire, separadas una distancia
de 1 cm. Hallar la magnitud de cada carga si se conoce que se repelen con una
fuerza de 9 x 1013N.
Solución
(2) Tres cargas eléctricas se sitúan sobre el eje “x”: q1=20c en x=-20cm, q2=-30c en
x=20cm y q3=10c en x=30cm. Hallar: (a) Fuerza resultante sobre q1; (b)
intensidad de campo eléctrico en q2; (c) potencial eléctrico sobre q3; (d) trabajo
necesario para sostener 80 c en el origen; (e) trabajo necesario para trasladar 1 c,
desde x=0 hasta x=30cm.
Solución
(a) FRq1=Kq1
(b) ERq2=K
(c) Vq3=K
.
(d) Vx=0=K
W=(V)(qsostiene)=(1.065x1012V)(80c)=8.52x1013 J.
( e) ddp=V1-V2=(1.065x1012V)-(-2.34x1012V)=3.405x1012V.
W=(ddp)( qtraslada)=(3.405x1012V)(1c)=3.405x1012 J.
(3) Sobre los vértices de un cuadrado de 20 cm de lado se colocan sendas cargas de
2c. Hallar: (a) el potencial eléctrico en el punto medio de un lado; (b) la intensidad
de campo eléctrico en el centro geométrico del cuadrado.
Solución
5.2099x1011V.
(a)
(b) En el centro del cuadrado actúan 4 vectores coplanares divergentes que se
anulan entre sí, en consecuencia: E=0.
(4) Dos cargas eléctricas de 2c y -4c están en el aire separadas una distancia de 1m.
Hallar un punto sobre la línea de acción que une ambas cargas en dónde: (a) el
campo eléctrico sea nulo; (b) el potencial eléctrico sea nulo.
Solución
(a)
Resolviendo el sistema, se obtiene que el punto debe estar a 2.41m de 2c y a
3.41m de -4c.
(b)
Resolviendo el sistema, se obtiene que una solución viable es a 0.66m de -4c y
a 0.34m de 2c.
PROBLEMAS PROPUESTOS
(1) Considere las siguientes cargas eléctricas: q1=-25pc situada en el P(-20cm,
-45cm), q2=85pc situada en el P(30cm, 80cm). Hallar(a) intensidad de
campo eléctrico en el P(100cm, 0); (b) La fuerza resultante sobre una carga
equivalente a 85 electrones situada en el P(70cm, 100cm).
Solución
(a) E=0.6416 con 110 55´ con Eq2, IV cuadrante.
(b) FR=5.12x10-17N con 00 37´con Eq1, I cuadrante.
(2) Dos cargas eléctricas se sitúan sobre el eje de las “x”: q1=-27c en x=10cm,
q2=35c en x=80cm. Hallar el trabajo necesario para trasladar 8c desde el
origen hasta x=-200cm.
Solución: W=1.6263x1013J.
(3) Tres cargas eléctricas se sitúan en el eje “x”: q1=-75c en x=25cm, q2=89c
en x=128cm y q3=-115c en x=327cm. Hallar el potencial eléctrico en el
punto medio entre q1 y q3.
Solución: V=5.3629x1011 V.
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
Resolver el ejercicio número 5, página 139.
Resolver los ejercicios número 12, página 141.
Resolver el ejercicio número 34, página 144.
Resolver los ejercicios números 13, 14 y 15, página 150.
Resolver los ejercicios números 27, 28 y 30, página 151.
Hallar el número de electrones que atraviesan por segundo una sección
recta de un alambre por el que circula una corriente de 1 ampere de
intensidad.
Solución: 6.24x1018 electrones/segundo.