Carga eléctrica y Campo Eléctrico

6 año
Electrostática
Carga eléctrica y Campo Eléctrico
01.- ¿Cómo se explica que un cuerpo tenga carga eléctrica
positiva o negativa?
02.- ¿Cuántos protones son necesarios para obtener una
carga eléctrica de 1,0 Coulomb?
03.- Explica el significado de las siguientes expresiones:
a) “La carga eléctrica se conserva”
b) “La carga eléctrica está cuantizada”
c) “La carga eléctrica es invariante”
04.- Compara las propiedades de la carga eléctrica con las
de la masa gravitatoria. Discute las semejanzas y
diferencias.
10.- Determina el campo eléctrico en el punto A en los
casos siguientes:
A
a)
b)
3,0 m
A
10 cm
q1
10 cm
3,0 m
q2
q1
q1 = + 60 nC
q2 = - 80 nC
10 cm
q1 = + 3,0 C
q2
q2 = + 5,0 C
A
c)
05.- Determina el campo eléctrico creado por un electrón
en un punto distante 3,0 mm.
30 cm
30 cm
06.- Determina el campo eléctrico total en el punto A.
1,0 m
A
q1
1,0 m
30 cm
q2
q1 = + 100 pC
q1 = + 2,0 nC
07.- Sabiendo que q2 = + 4,0 C, determina q1 para
que el campo eléctrico en A tenga la dirección y
sentido indicados y valga EA = 4,0 x 103 N/C.
3,0 m
A
q1
3,0 m
EA
B
q1
12.- Siendo : q 1 = 8,0 nC
q 2 = - 5,0 nC
q 3 = - 4,0 nC
d = 0,10 m
Determina el campo eléctrico resultante en el punto A.
q2
d
09.- Sea el segmento de recta MN y las cargas q 1 y q2
que lo dividen en tres regiones: A, B y C.
a) Si q1 y q2 son positivas, ¿en qué región el
campo eléctrico es nulo?
b) Si q1 y q2 son negativas, ¿en qué región el
campo eléctrico es nulo?
c) Si q1 es positiva y q2 es negativa, ¿en qué
región el campo eléctrico puede ser nulo?
Justifica tus respuestas a), b) y c).
M
11.- Para la figura de la parte c) del ejercicio 10, determina
el campo eléctrico en el baricentro del triángulo.
q2
08.- Una carga
q1 = + 8,0 nC está en el origen de
coordenadas, una segunda carga q2 cuyo valor se
desconoce está situada en el punto x = 6,0 m y una
tercera carga q3 = 0,40 nC se encuentra en el punto
x = 10 m. ¿Cuánto vale la carga desconocida si en el
punto x = 12 m el campo creado por ellas es de
0,80 N/C dirigido hacia la derecha?
A
q2 = -100 pC
q2 = - 3,0 nC
q1
d
A
q3
13.- a) Determina el campo eléctrico en el punto A.
b) Determina la fuerza eléctrica que recibiría una
partícula alfa colocada en dicho punto.
q 1 = +5,0 C
q 2 = +3,0 C
y ( cm )
30
A
q1
0
q2
40
x ( cm )
14.- ¿Es posible tener un campo eléctrico nulo producido
por un conjunto de cargas del mismo signo? Justifica.
C
q2
d
N
6 año
Electrostática
15.- Siendo q 1 = - 8,0 C ;
d=
22.- Sabiendo que el campo es uniforme y vale 4,0 x103
N/C y que el área de la superficie es 200 cm 2,
determina el flujo del campo eléctrico a través de
dicha superficie cuando  vale 0°, 60° y 90°.
q 2 = q 3 = + 8,0 C y
2 m
Determina el campo eléctrico en los puntos A y B.
S
d
q1
q2
d
A

d
q3
E
B
d
16.- a) ¿Qué utilidad tienen las líneas de campo?
b) ¿Es posible que dos líneas de campo se corten en
un punto de un campo eléctrico?
23.- Sabiendo que q = 2,0 C, determina el flujo del
campo eléctrico a través de las superficies cerradas A,
B, C y D.
C
+q
17.- ¿Es correcto afirmar que las líneas de campo deben
comenzar y terminar en una carga?
18.- Un electrón se encuentra dentro de un campo
eléctrico uniforme de 200 N/C, vertical y dirigido
hacia arriba, determina la fuerza eléctrica que
experimenta dicho electrón.
19.- Las cargas q 1 = 2,0 nC y q 2 = 5,0 nC se
encuentran dentro de un campo eléctrico uniforme de
800 N/C. Dichas cargas están separadas 30 cm y
el segmento de recta que las une es paralelo a las
líneas de campo. Determina la fuerza eléctrica que
experimenta cada una de las cargas.
B – 2q
+ 3q
D
A
24.- Una carga q se encuentra en el centro de un cubo de
10 cm de arista, el flujo eléctrico a través de dicha
superficie es 8,0 x105 Nm2/C. Determina:
a) el valor de q. b) el flujo a través de una cara.
25.- Imagine una caja triangular cerrada en reposo en un
campo eléctrico horizontal como se ve en la figura
siguiente. Indique en que cara de dicha superficie
cerrada el flujo eléctrico será:
a) positivo, negativo o nulo. Justifica.
E
r
q1
q2
20 - Sea un campo eléctrico uniforme
de 500 N/m vertical y dirigido
hacia abajo. En dicho campo se
encuentra una partícula cargada,
de masa m = 0,10 g en
equilibrio.
Determina la carga de dicha partícula.
Fig. problema 24
b) Si la intensidad del campo eléctrico del caso anterior es
E = 7.80 X 104 N/C,. Calcule el flujo eléctrico a través de:
(b1) la superficie rectangular vertical, (b2) la superficie
inclinada, y (b3) la superficie total de la caja.
m
q
21.- La partícula tiene masa m = 2,0
P
g y carga q = +5,0 C y se
encuentra colgando de un hilo

fijo en el punto P dentro de un
campo eléctrico uniforme de 3000
N/C
como muestra la figura.
Determina el ángulo

que
forma el hilo con la vertical que pasa por P.
E
m
q
26.- La lámina es plana, muy
extensa
y
está
cargada
uniformemente con  = +17,7 x
10–8 C/m2, la carga es negativa y
vale
q = –0,15 C.
Determina el campo eléctrico total
en el punto P.

40 cm
P
30 cm
q
6 año
Electrostática
Diferencia de Potencial eléctrico
01.- Una bolita de poliuretano, de masa m = 0,20 g y
carga q = +5,0 x 10-6 C se encuentra en equilibrio
dentro del campo eléctrico creado por dos placas
paralelas cargadas como se muestra en la figura.
a) Determina la diferencia de potencial creada por el
generador.
b) Dibuja el campo eléctrico entre las placas.
c) Calcula la densidad superficial de carga de cada
placa.
G
m
q
07.- Siendo q 1 = - 8,0 C ;
q 2 = q 3 = + 8,0 C y
d = 2 m calcula la diferencia de potencial entre los
puntos A y B.
d
q1
q2
d
A
d
10 cm
q3
02.- Determina la diferencia de potencial entre los puntos
A y B (V A – VB ).
A
10 cm
20 cm
B
B
d
08.- De acuerdo con los datos del problema 02 calcula el
trabajo que realiza la fuerza eléctrica al transportar
un protón desde A hasta B.
09.- De acuerdo con los datos calcula el trabajo de la
fuerza eléctrica al transportar una carga q o = -2,0 pC
desde el infinito hasta el punto A.
q = + 4,0 x 10 -8 C
03.- Calcula el potencial creado por un electrón en un
punto que dista 10 cm de él.
y ( cm )
30
A
04.- En la siguiente situacón calcula el potencial eléctrico
total en el punto A.
1,0 m
A
1,0 m
q1
q2
0
q1 = + 2,0 nC
05.- De acuerdo con los siguientes datos calcula el
potencial eléctrico total en el punto A.
q1= + 3,0 µC y q2 = + 5,0 µC
A
b)
10 cm
10 cm
q1
10 cm
q2
q1 = + 3,0
C q2 =entre
+ 5,0AC
06.- Calcula la diferencia
de potencial
y B.
2,0 m
q 1 = +6,0 nC
40
x ( cm )
q2 = - 3,0 nC
A 2,0 m
2,0 m B
q 2 = +2,0 nC
10.- Determina q para que al
transportar una carga q o = 5,0 nC desde A hasta B, el
trabajo realizado por la
fuerza eléctrica valga 1,5 x
10 -5 J.
A
2,0 m
q
B
3,0 m
11.- Las líneas de la figura representan las superficies
equipotenciales de un campo eléctrico. Se lleva una
carga positiva de 3,0 C desde A hasta B, luego
desde A hasta C y finalmente desde A hasta D.
Calcula el trabajo realizado por el agente externo en
cada caso.
20 V
y (cm)
30
30 V
40 V
B
50 V
C
D
20
10
0
A
2,0
4,0
6,0
8,0 x (cm)
6 año
Electrostática
12.- Sea un campo eléctrico uniforme representado por
algunas de sus líneas equipotenciales como se
muestra en la figura.
a) Traza algunas líneas de campo.
b) Traza y calcula el vector campo eléctrico en el
punto D.
c) Determina la fuerza eléctrica que experimenta un
electrón colocado en el punto D.
d) Calcula el trabajo que realiza la fuerza eléctrica al
transportar un protón desde A hasta B y desde A
hasta C.
0V
18.-Sea un campo eléctrico
uniforme representado por
sus líneas equipotenciales
como se muestra en la figura.
Si se suelta (vo = 0 V) un
protón en A, calcula el tiempo
que demora en llegar al punto B.
3V
D
B

A 
17.- Sea
un
campo
eléctrico
XA
uniforme del cual conocemos
la dirección de las líneas de
20 cm
campo. También se sabe que
si soltamos un protón en A,
X B
pasa por B con una velocidad
4
de 2,0x10 m/s.
a) Determina el valor del campo eléctrico
b) Traza el sentido de las
12,0 V 8,0 V 4,0 V
líneas de campo.
10 V
C
16 V
13.- La gráfica representa la variación de potencial a lo
largo de un cable. Haz la gráfica del módulo del
campo eléctrico en función de la posición [E = f(x)]
A
B


2,0 cm 2,0 cm
19.- Un electrón es acelerado desde el reposo por una
diferencia de potencial de 12 V, ¿qué velocidad
alcanza?
V (Volt)
20.- Un protón y un electrón son acelerados por la misma
diferencia de potencial.
a) ¿Cuál adquiere mayor energía cinética?
b) ¿Cuál adquiere mayor velocidad?
10,0
4,0
0
2,0
4,0
6,0
x (m)
14.- Una esfera metálica, de radio de 5,0 cm, posee una
carga eléctrica de + 2,0 C.
a) Determina el campo eléctrico en su superficie.
b) Haz una gráfica del campo eléctrico creado por la
esfera en función de la distancia.
c) Haz una gráfica del potencial eléctrico creado por la
esfera en función de la distancia.
15.- Se suelta un protón dentro de un campo eléctrico
uniforme de 1000 N/C. Determina la velocidad que
alcanza al cabo de 2,0 x 10 -6 segundos.
16.- Se dispara una partícula 
con velocidad inicial de 4,0 x
10 5 m/s dentro de un campo
eléctrico uniforme de
800
Vo
N/C como se muestra.
Determina el tiempo que
demora en detenerse y la
distancia recorrida en dicho tiempo.
E
21.- Una esfera metálica de 10 cm de radio, genera en un
punto distante 40 cm de su superficie un campo
eléctrico entrante de 1,44 x103 N/C.
Determina el
flujo eléctrico a través de la superficie de una esfera
concéntrica con la esfera metálica de 20 cm de radio.
20 cm
22.- Las láminas de la figura son
planas y muy extensas.
V
8,0 cm
Desde el extremo izquierdo
y en el punto medio entre
ambas, se dispara un
protón de velocidad 5,0 x
104 m/s en forma paralela a
las placas como se muestra.
Debido a que las placas están cargadas, dicho protón
se desvía, rozando el borde derecho de la placa
inferior (se muestra con una flecha).
Determina la densidad superficial de cada una de las
placas.
6 año
Electrostática
Ejercicios de Exámenes
01.-Dada la configuración
de cargas representada en
la figura y sabiendo que
q1 = -6,0 nC y
q2 =+2,7 nC, determina:
a) Valor, dirección y
sentido del campo eléctrico
neto en el punto A.
b)
La
fuerza
que
experimentará un electrón
colocado en dicho punto A.
4,0 cm
A
q1
3,0 cm
+
q2
02.-En
el
esquema
se
-σ H
+σ
representan las líneas de fuerza
del campo eléctrico creado por
dos
láminas
paralelas
I 37°
uniformemente cargadas con
diferente signo e igual valor,
siendo la densidad lineal de
J
carga de cada placa es
-9
2
σ= 4,42x10 C/m . Se sabe que
el potencial en el punto J es 45,0 V y qu I es el punto
medio entre H y J; HI=IJ=5,0cm.
a) Determina el campo eléctrico e H,I y J.
b) Halla el potencial eléctrico en cada uno de esos
puntos y dibuja las equipotenciales que pasan por
cada uno de ellos.
c) Si un electrón se mueve de J a I, calcula el trabajo
realizado sobre él por el campo eléctrico.
03.- En el interior de una
S
superficie gaussiana S se
encuentran dos cargas q1
y q2. Sabemos que el flujo
q1
eléctrico
total
en
la
q2
superficie gaussiana es de
2
ΦE=-339 Nm /C y
q1= 4,0 nC.
a) ¿Cuánto vale y qué signo tiene la carga q2?
b) Si pudieras agregar otra carga q3 de modo que el flujo
eléctrico cambiara a cero ¡dónde la colocarías, que valor y
signo tendría?
+
04.- En la figura se muestran dos cargas puntuales
q1= 2,0 nC y q2 =- 6,0 nC,
10 cm
distantes de un punto P 10 cm
Q
1
y 15 cm respectivamente.
a) Determina completamente
el vector campo eléctrico en P.
15cm
b)
Calcula
el
potencial
eléctrico que ambas cargas
generan en P.
Q2
c) Determina y representa las
fuerzas eléctricas que las
cargas se ejercen
05.- Una placa metálica de 0,530 m2 de superficie, posee
una carga eléctrica de 9,38 nC.
a) Determina y representa el campo
eléctrico que genera.
p+
b)
Se
dispara
un
protón
v
perpendicularmente a la placa, éste
es frenado hasta detenerse tras
recorrer 3,3 cm. Determina la
velocidad inicial del protón. Justifica tus respuestas.
06.- En el interior de una
superficie
gaussiana
se
encuentran 3 cargas eléctricas,
q3
_
se sabe que el flujo eléctrico
q1
total a través de la superficie
q2
gaussiana es 45,2Nm2/C. el
valor de q1=3,0 nC y q2=-1,0 nC
a) Determinar valor y signo de la carga q3.
b) Represente en el esquema otra superficie a través de la
cual el flujo eléctrico sea 340 Nm 2/C.
+
07.-Un hilo inextensible y no conductor tiene en un
extremo una esfera cargada
eléctricamente siendo su masa
2,0 x 10 – 2g y una carga
negativa de 2,0 µC, cuando se
coloca
una
placa
cargada
uniformemente, se observa que
el hilo unido a la carga se separa
formando 30° con la placa
dispuesta verticalmente, quedando en equilibrio tal como
se muestra la figura. Determina:
a) Vector campo eléctrico creado por la placa
b) densidad superficial de carga eléctrica en la placa.
08.- Dos partículas cargadas se encuentran ubicadas como
muestra la figura. Sabiendo que q1 =6,0 nC y el potencial
eléctrico en el punto A es nulo, a) determinar el valor de la
carga q2 b) el campo eléctrico resultante en el punto A.
q1
q2
+
8,0 cm
4,0 cm
A
09.-Entre dos placas cargadas
VB
VA
separadas 10,0 cm de distancia
existe una diferencia de potencial
VAB. Un protón atraviesa la placa A
con velocidad 19,0 x104m/s y viaja
q
hacia la placa b perpendicular a
ambas placas. Justo antes de
impactar en la placa B la velocidad
del protón es 8,5x104m/s.
a) Calcula y representa el campo eléctrico entre las placas.
Indica el signo de la carga en cada placa.
b) Determina la diferencia de potencial VAB e indica en
cuál de las placas el potencial es mayor.