1- Carga Cuantizada La carga del electrón es e=1,6x10 C

1- Carga Cuantizada
La carga del electrón es e=1,6x10-19 C esto representa la menor cantidad de carga
existente, ¿Cuántos electrones hay que agregar a un cuerpo eléctricamente neutro para
que este se cargue a -2C?
2- Fuerza electroestática
A- Recordando que :
K x Q1 x Q2
F = ---------------D2
y que K, del vacío, vale 9 x 109 Nm2/C2
¿Qué fuerzas experimentan dos cargas de -1 µC y una de 2 µC separadas 30cm?
Sugerencia:
1) Exprese las magnitudes en sistema MKS (metros, kilogramos, segundos). Para
esto considere que µC significa microC, o sea, 10-6
2) Dado que lo que se pide es una fuerza, y su unidad MKS es Newtons (N)
compruebe por que K posee unidades de: Nm2/C2
B- ¿Qué fuerza total experimenta la carga X= +1µC?
Datos: carga A = carga B = -1µC
CASO1:
A
1m
B
1m
X
CASO2:
A
1m
X
1m
B
1m
B
CASO3:
A
1m
X
3- Campo Eléctrico
Repaso:
K x Q1 x Q2
Recuerde que: E = F/q ; y que
F = ---------------D2
Luego, si llamamos Q a la carga neta encerrada en el cuerpo y q a una carga de
prueba cualquiera:
KxQxq
KxQxq
1
KxQxq
KxQ
E = F/q = ---------------- / q = ---------------- x --- = ---------------- = ---------------D2
D2
q
D2 x q
D2
KxQ
Finalmente : E = ----------D2
Nota: Aquí E no depende de q, que no figura en esta ecuación.
“El valor del campo Eléctrico a cierta distancia de un cuerpo cargado es
proporcional a la carga neta de dicho cuerpo e inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia”
a) Calcule la intensidad del campo eléctrico a 1 metro de una carga puntual de +1 µC
Q
E
D
b) Una carga de 2C se encuentra en presencia de un campo E = 10 (¿unidad?) ¿ Que
fuerza se ejerce sobre ella ?
4 – Ejercicio integrador : Campo E , Dif. de Potencial, Corriente y Potencia
Una partícula q = -2C se encuentra en presencia de un campo E = 1 N/C constante y
uniforme.
En estas condiciones se le aplica una fuerza F que la desplaza una distancia d = 87cm
con un ángulo de a = 30grados respecto del campo E.
E
q
d
a) Calcule el trabajo W realizado por la fuerza F
Resumen de datos:
q = -2C
E = 1 N/C
a = 30grados
d = 0,87 m
Recordando que W = F x d , dado que conocemos d solo nos resta conocer F para
calcular W. De la misma manera que para levantar un cuerpo hace falta ejercer una
fuerza que contrarreste la fuerza de gravedad, en este caso F debe contrarrestar la
fuerza originada por el campo E. ¿Cuánto vale esta fuerza FE ?
Recordando que E = FE / q
… podemos despejar FE = q x E , en este caso, FE = -2C x 1 N/C = -2N
... y dado que F, como muestra el grafico siguiente, es opuesta a FE decimos que:
F= -FE Î En este caso: F = 2N
NOTA “Gráfica del campo E” :
Las fuerza F o FE son vectores , como toda fuerza. Luego E también posee modulo,
dirección y sentido.
Las “flechas” que representan al campo eléctrico E indican la dirección que tendrá la
fuerza FE en caso de que la carga q sea positiva. En este caso como q es -2C, la
fuerza FE tendrá sentido opuesto al del campo E.
De aquí en más calcularemos el
trabajo W como :
W = F x d x cos a
F
El planteo de este cálculo se hará
exactamente igual que el Ejercicio 1
de la Guia Nro 1:
“Un cuerpo es desplazado 7m
realizándose un trabajo de 600J y la
dirección de movimiento tiene un ángulo
de 45o respecto de la dirección de la
fuerza aplicada ¿Cuál será el valor de
dicha fuerza?”
FE
En este caso W = 2N x0.87m x cos (30o) ≈ 1,5 J
b) ¿Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos de origen y destino de la
partícula?
Recordando que el potencial V es:
W
V = -------Q
…es decir: el trabajo W realizado para desplazar una carga neta Q dividido la
cantidad de carga.
Luego V = 1,5 J / 2C = 0,75V
c) Si para transportar dicha partícula se emplearon 5 segundos, calcular la corriente I
Corriente es la cantidad de carga Q que fluye por un conductor en cierta cantidad de
tiempo t. Por lo que el cálculo es:
Q
I = ------t
En este caso, dado que toda la carga transportada es q, el cálculo de I es simplemente:
I = 2C / 5s = 0,4A
d) Calcule la potencia P
La potencia puede ser calculada de dos maneras distintas: La primera es considerar el
trabajo W y el tiempo t, de la misma manera que se ha calculado en el Ejercicio 4 de la
Guía Nro1:
“Un motor desarrolla una potencia de 2500watts¿En cuanto tiempo realizará un trabajo de 500Joules?
De esta manera podemos calcular P = 1,5J / 5s = 0,3watts
La otra forma es utilizando la ecuación con aplicación más frecuente en electrónica
P = V x I , que en este caso será P = 0.75V x 0,4A = 0,3watts