Física para todo

FÍSICA.
ANEXO 1.
1- Compara la fuerza eléctrica y la fuerza gravitacional entre:
a- Dos electrones.
b- Un protón y un electrón.
Carga del electrón: e = 1,6x10-19 C Masa del protón: 1,67x10-27 Kg
Masa del electrón: 9,11x10-31 Kg
2- Un electrón está a cierta distancia de un protón ¿Cómo será la fuerza eléctrica si el electrón se moviera: a)
la mitad de la distancia hacia el protón; b) tres veces esa distancia lejos del protón.?
3- Un electrón y un protón están separados 10 cm ¿cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza sobre el
electrón?
4- a) Se aproxima una carga a un protón, la fuerza eléctrica que existe entre
ambas partículas es de 28,8 N y la distancia es de 1,0 x10 -14 m ¿Cuál es la carga
de la partícula.
b) Si la interacción entre dos partículas está representada por los siguientes
F
2
1
F1
2
vectores, ¿qué signo podrían tener estás cargas?
5- a) ¿Cuál es la fuerza eléctrica neta ejercida por las cargas uno y dos sobre el
electrón?
b) Resuelva nuevamente suponiendo que la carga dos es negativa.
6- Calcular la fuerza eléctrica existente entre dos protones en un núcleo. Entre
ellos hay una separación de 2,0 x10 -13 m.
7- La fuerza eléctrica que actúa sobre una carga de 5,0 x10 -13 C y otra de 6,5 x10-13 C es de 1,8 x10-14 N. ¿Cuál
es la distancia que separa estás cargas?
8- Dos partículas se encuentran a 10 cm; si la carga de ambas es de 10 x10-6 C, ¿cuál es la fuerza eléctrica que
experimenta cada una de ellas?
9- a) ¿Cuál es la fuerza neta sobre la partícula
uno?
b) ¿Y sobre la partícula tres?
q1= 30,0 μC
q3= 10,0 μC.
q2= 20 μC
10- Se localizan tres cargas en los vértices de un triángulo equilátero. ¿Cuál es la
fuerza sobre la partícula uno?
11- Determine el campo eléctrico creado por las cargas en los puntos A, B y
C.
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q1= q2= 4,0 ρC
d= 10 cm
12- El campo eléctrico producido por q 1 en el punto “p” es de E2= 12 N/C. Si
las cargas tienen los siguientes valores:
q 2 = q3 = 2q1 . Determine el
campo eléctrico en el punto “p”
13- a) Determine en que punto entre las cargas A y B el campo eléctrico
tiene un valor de 25 N/C. Sabiendo que q B es dos veces mayor que q A, y
que dicha carga tiene un valor de 1,7 ρC. La distancia entre ambas es de 3,0 cm.
b) Para los siguientes casos resuelva: ¿Podría existir un punto entre las cargas en el cual el campo eléctrico
tenga dicho valor? (las cargas mantienen el mismo módulo que en el apartado anterior y la misma distancia.)
14- Se localizan cuatro cargas en un cuadrado, en el punto ‘p’ el campo eléctrico tiene
un valor de EN= 4,0 x102 N/C. Cada carga se encuentra a 1,5 cm de distancia y
sus módulos tienen igual valor. Determinar: a) El módulo de cada carga.
b)El signo que tendría que tener cada carga y fundamente.
15- Calcular el campo eléctrico en el punto considerando que las partículas de la
figura están ubicadas de modo que la distancia “l” vale 80 mm y tienen
cargas netas: q1= 12 μC y q2= 15 μC.
16- Considere un triángulo equilátero que tiene en dos de sus vértices las
partículas del problema anterior. Determine el campo eléctrico en el tercer vértice, si el triángulo tiene de
lado 25 cm.
17- Determine la separación de un dipolo si el campo generado por el en un pinto ubicado en la bisectriz del
segmento que une las partículas a 15 cm del punto medio tiene un módulo de 1, 99 М N/C, paralelo al dipolo;
las partículas tienen cargas netas de valor 6,5 μC.
18- Un dipolo está formado por partículas de carga neta 15 ηC separadas 25 cm. Determina a que distancia del
centro del dipolo el campo eléctrico generado por las cargas vale la mitad que en el punto medio entre las
partículas.
19- a) Determine el campo eléctrico resultante en el punto A. Si q1= 5,0 ηC y q2 =
4,0 ηC. La partícula uno dista 4,0 cm de la partícula dos; que se localiza a 3,0
cm de el punto A.
b) ¿Cambiaría el vector campo eléctrico si q 1 fuese positiva? En caso
afirmativo realice los cálculos nuevamente.
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20- El potencial eléctrico en un punto del espacio ubicado a una distancia de 15 cm de una
partícula cargada es de 300 V (considerando el potencial cero en el infinito). Calcule el valor de la carga.
21- Se tiene dos placas paralelas de cargas con densidad superficial de carga opuesta separadas una distancia
de 40 cm. La densidad superficial de cada placa tiene un valor absoluto de 540 η C/m2. Determinar el
trabajo que realiza el campo eléctrico si se traslada un electrón desde un punto muy cercano a la placa
negativa hasta uno muy cercano a la positiva.
22- Dos placas paralelas de densidad superficial de carga opuesta y de módulo 65 μ C/m2 que se encuentran
separadas 15 cm. a) Explique como se relaciona la diferencia de potencial y el campo eléctrico cuando este
es uniforme.
b) Determina la diferencia de potencial entre las placas.
23- Las partículas de la figura tiene una carga neta de valor 15,25 μC y el cuadrado tiene de lado 14 mm.
Determinar el campo eléctrico neto y el potencial eléctrico en el centro del cuadrado.
24- Dos placas paralelas cargadas con densidad de carga opuesta están separadas 11,5 cm y entre ellas se
establece una diferencia de potencial de 48 V. Determinar la densidad superficial de carga de las placas.
25- Considere dos puntos ubicados a 7,5 cm y 12,5 cm de una partícula cargada. El primero se encuentra a un
potencial de 250 V (se considera el potencial cero en el infinito). Determinar el trabajo que realiza el campo
eléctrico si un protón se traslada desde el primer punto hasta el segundo.
26- Considere dos placas paralelas de densidad superficial de carga opuesta de módulo 50 μ C/m2 que se
encuentra separadas 20 cm. Determinar la diferencia de potencial entre las placas.
27- Dos placas paralelas tienen densidad superficial de carga opuesta de 0,052 c/m 2 y están separadas 15 mm.
a) Calcule el campo eléctrico para un punto entre las placas y para un punto fuera de ellas.
b) Determine el potencial al que se encuentra la placa positiva si la negativa está a
potencial nulo.
c) Resuelva nuevamente considerando que una de las placas tiene una densidad superficial de carga es de
0,040 C/m2 y la otra de 0,010 c/m2.
28- Determine el potencial al que se encuentra cada superficie equipotencial y el trabajo que se debe realizar
para trasladar un protón desde la placa positiva hasta la negativa a velocidad constante.

= 0,026 C/m2
d= 12 mm
29- En el esquema se muestran equipotenciales de un campo
eléctrico uniforme. Un protón se deja en libertad en el punto
P desde el reposo. Por la acción del campo eléctrico, la
partícula acelera pasando por el punto Q.
a- Determinar el valor y la dirección del campo eléctrico.
b- Hallar la velocidad del protón al pasar por Q.
30- *Dos partículas se encuentran sobre la misma equipotencial del campo formado
por las placas paralelas de la figura, con la misma velocidad inicial en la dirección y
sentido del campo. Sus propiedades son: q 1= 2,0 μC q2= -2,0 μC
m1=m2=
4,0x10-15 Kg
v0= 2,0 x105 m/s
La diferencia de potencial entre las placas es de 50 V.
a- Indicar cual es el signo de las placas, cuál tiene mayor potencial y cual es el valor
del campo eléctrico.
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b- Si una de las cargas se detiene, ¿cuál de ellas es y qué distancia recorre antes de
detenerse?
c- ¿Qué velocidad tendrá la otra carga después de recorrer esa misma distancia?
d- ¿Qué ocurre con las variaciones de energía potencial y cinética que sufre cada carga?
31- Se coloca una partícula de carga q= 2,0 μC y m= 2,0 x10-9 Kg en reposo en el interior de un campo eléctrico
uniforme.
a- ¿Qué trayectoria describirá? Justifique.
b- ¿Cuál será la velocidad después de haber recorrido 10 cm?
c- ¿Varió su energía potencial y cinética? Si su respuesta es afirmativa. Indique el valor de dichas variaciones
justificando.
32- En el experimento de Millikan, que permite determinar la carga del electrón, una microesfera de
poliestireno se carga y se deja caer libremente en el aire, interaccionando con un campo eléctrico vertical
conocido. La microesfera se acelera en la dirección del campo hasta que alcanza la velocidad límite, de tal
forma que su carga queda determinada por esta velocidad. En este experimento cada pequeña esfera tiene
un radio de 5,5 x10-7 m y el campo tiene una intensidad de E= 6,0 x10 4 N/C. La fuerza de resistencia del
aire sobre la esfera es Fa= 6πηrv, donde v es la velocidad de la esfera, η la viscosidad del aire (η= 1,8 x10 -5
N.s/m2), y la densidad del poliestireno es de 1,05 x103 Kg/m3.
a- Si el campo eléctrico está dirigido hacia abajo y la velocidad límite con la que sube la esfera es v= 1,16 x10 -4,
¿cuál es el valor de la carga de la esfera?
b- ¿Cuál es el exceso de electrones en la misma?
c- Si se cambia la dirección del campo, manteniendo su módulo ¿cuál será la velocidad límite?
33- Una corteza esférica de radio 6 cm posee una densidad superficial de carga σ= 9 nC/m2.
a- ¿Cuál es la carga total sobre la corteza?
b- Determinar el campo eléctrico en r=2 cm; r=5,9 cm; r= 6,1 cm y r= 10 cm.
34- *Considere un campo eléctrico uniforme E= 2,0 KN/C
a- ¿Cuál es el flujo de campo eléctrico que atraviesa un cuadrado de 10 cm de lado?
b- Si el campo eléctrico fuese vertical y sentido positivo, explique que sucedería con el flujo de campo
eléctrico en los siguientes casos: (recordar: N es la línea perpendicular al plano).
35- *Dos cargas positivas iguales están separadas por una pequeña distancia. Dibujar las líneas de campo
eléctrico y las superficies equipotenciales del sistema.
36- Cuatro cargas puntuales de 2 μC se encuentran situadas en los vértices de un cuadrado de 4 m de lado.
Calcular el potencial en el centro del cuadrado si:
a- todas las cargas son positivas.
b- tres cargas son positivas y la otra negativa.
c- *dos son positivas y las otras dos negativas.
37- *Una esfera uniformemente cargada tiene potencial de 450 V en su superficie. a una distancia radial de 20
cm de esta superficie, el potencial es 150 V (asumir que el potencial es cero muy lejos de la esfera)
a- ¿Cuál es el radio de la esfera y cuál es su carga?
b- Representar las equipotenciales y las líneas de campo eléctrico (explicar su representación).
38- *Una partícula con carga q se coloca en las cercanías de una esfera conductora neutra. Responda y
justifique:
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a- ¿El flujo de campo eléctrico a través de la superficie A es cero?
b- ¿Las líneas de campo eléctrico a través de la superficie C son entrantes?
c- ¿Cómo sería el valor del flujo de
campo eléctrico en la superficie C respecto a la
superficie B?
d- ¿Cómo se afectaría el ФE si se sacara la esfera
neutra en la superficie A?
e- Considere que no la esfera neutra no existe; en
el punto Z se coloca una partícula con igual
carga (y signo contrario) que la original, ¿el
flujo de campo eléctrico en B podría ser cero?
39- ¿A qué distancia de una carga puntual de 100 μC
en el aire, el potencial será 110V?
40- *Si se desea colocar una pequeña esfera cargada a 10,0 m de distancia de un punto en el espacio, de tal
manera que el voltaje en ese punto sea 1,0 V ¿cuánta carga debe haber en la esfera?
41- ¿Por qué no pueden cruzarse dos superficies equipotenciales?
42- Para dos partículas con: I- cargas opuestas y II- cargas iguales:
a- Represente las líneas de campo eléctrico.
b- Dibuje las superficies equipotenciales.
43- ¿Cuál es el potencial eléctrico en un punto situado a 1,0 m respecto a dos cargas puntuales de 30,0 nC cada
una?
44- Una partícula cargada describe la trayectoria que se muestra (ABC) en una zona del espacio donde existe un
campo eléctrico.
a- Dibuje las líneas de campo eléctrico.
b- ¿Puede ser la partícula ser negativa? Justifique.
45- Un capacitor de 100 pF se carga conectándolo con una batería de 1,5
V. ¿Cuál es la carga en sus placas?
46- Un capacitor de 48,0 μF, con dieléctrico de papel impregnado, se
conecta con las terminales de una batería de 12V. ¿Cuánta carga pasa
de la batería al capacitor?
47- Estime la capacidad de la Tierra. Su radio es de 6371 Km. Exprese la respuesta con dos cifras
significativas.
48- Un capacitor de placas paralelas en aire, de 10,0 μF, se carga de tal modo que tiene -200 μC en una placa y
+200 μC en la otra. ¿Cuál es la diferencia de potencial a través de él?
49- ¿Cuál es la capacitancia de dos placas paralelas metálicas, cada una con 100 cm 2 de área, separadas por 1,0
mm de aire?
50- ¿Cuál es la capacitancia de dos láminas de cobre de 600 cm 2, separadas por 0,50 mm de aire?
51- Un capacitor De placas paralelas, sumergido en aceite de transformador tiene +20 μC de carga en una placa,
y -20 μC en la otra, cuando hay un voltaje de 4,0 V entre ellas. ¿Cuál es su capacitancia?
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