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ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0

Preparado por Secundino Villarreal [email protected]

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1. A un objeto con carga q = 2.000E+01 uC se le agregan N = 1.200E+14 electrones.

a. ¿Cuál es la carga final?

b. ¿A cuantos electrones o protones equivale esa nueva carga?

Respuestas:

q = 7.760E-07 C

N = 4.844E+12 protones

2. A un objeto con carga qi = 2.000E+01 uC se le retiran o agregan suficientes

electrones para que su carga final sea qf = -1.500E+01 uC.

a. ¿Cuántos electrones se agregaron o retiraron?

Respuestas:

Se agregaron N = 2.185E+14 electrones

3. A un objeto obtiene una carga qf = -1.000E+01 uC cuando se le agregan N =

2.000E+14 electrones.

a. ¿Cuál era la carga inicial?

b. ¿A la carga de cuantos electrones o protones equivale esa carga inicial?

Respuestas:

qi = 2.204E-05 C

Ni = 1.376E+14 protones

4. Un objeto tiene una carga neta de + 8.00 C. ¿Cuál será su carga neta de cuando

se le agregan 6.00 x 1013 e ?

Respuestas:

a) q = -1.61 C

5. ¿Cuánta carga positiva hay en una masa m = 1.000E+01 g de Aluminio?

Respuestas:

q = 4.648E+05 C




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6. En un bloque de masa m = 2.000E+01 g hay suficientes protones para obtener

una carga positiva de q = 7.715E+05 C . Si el elemento constituyente del bloque

tiene una masa atómica de m = 1.951E+02 g/mol:

a. ¿Cuál es el número atómico del elemento?

b. ¿De qué elemento está constituido el bloque?

Respuestas:

Z = 78 Platino

7. Una esfera sólida de radio = 3.000E+01 mm se fabrica de hierro. Si se le da una

carga positiva de q = 16.0000 nC. ¿Qué fracción de los electrones se le ha

retirado?

Respuestas:

Fracción = 3.987E-16

8. Una esfera sólida de radio = 5.000E-01 m se fabrica de cobre m. Si se le da una

carga positiva q , la fracción de los electrones que se le han retirado es 1.528E-23.

a. ¿Cuál es la magnitud de la carga q ?

Respuestas:

q = 3.156E-12 C

9. A una masa de plomo de 800 g se le proporciona una carga de - 3.20 nC.

a. ¿Cuántos electrones en exceso tiene la masa?

b. ¿Cuánto es el exceso de electrones que hay en cada átomo?

Respuestas:

a) N = 2.00E10 e

b) 8.58E-13 e/átomo




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10. Dos objetos puntuales están sujetos los extremos de dos resortes horizontales

idénticos. La separación entre los objetos es 5.00 cm cuando éstos no están

cargados. Cuando los objetos obtienen una carga de + 1.60 C, cada uno, la

distancia se duplica.

a. ¿Cuál es la constante de rigidez de cada resorte?

b. Si los objetos adquieren cargas de igual magnitud pero de diferentes signos:

¿Cuál debe ser esta magnitud para que los objetos "casi" se toquen?

c.

Respuestas:

kr = 2.045E+01 N /m

q = 1.886E-07 C

11. Dos partículas, con cargas positivas idénticas, se sueltan desde el reposo cuando

están separadas r = 3.000E+01 cm . Justo cuando se sueltan sus aceleraciones

son a1 = 5.000E+03 m/sec² y a2 = 9.000E+03 m/sec² . La partícula uno tiene

masa m1= 4.000E-02 g .

a. ¿Cuánto vale la carga de cada partícula?

b. ¿Cuanto es la masa de la partícula dos?

Respuestas: q = 1.415E-06 C

m2 = 2.222E-05 kg

cm5.0000




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12. Dos partículas en reposo, con cargas positivas idénticas q = 5.000 uC , se sueltan

cuando están separadas r = 2.500E+01 cm . La partícula uno tiene masa m1=

2.000E+01 g y la partícula dos m2 = 8.000E+01 g.

a. ¿Cuánto vale la aceleración de cada partícula?

Respuestas:

a1 = 1.798E+02 m/ sec²

a2 = 4.494E+01 m/ sec²

13. Se tienen dos partículas cargadas, A = 3.20 C y B = - 7.00 C

a. ¿Cuántos electrones tiene en exceso o se le retiraron a la partícula A?

b. ¿Cuántos electrones tiene en exceso o se le retiraron a la partícula B?

c. Si se ponen en contacto las partículas y luego se separan ¿Cuántos

electrones tiene exceso o se le retiraron a las partículas A y B,

respectivamente?

Respuestas:

31.2 E12 e (retirados)

43.8 E12 e (en exceso)

12.5 E12 e (exceso en cada una)

14. Dos partículas positivas, en reposo, están separadas r = 3.000E+01 cm y

experimentan una fuerza F = 6.000E+02 mN.

a. ¿Qué carga tiene cada esfera si q1 = 5.000 q2 ?

Respuestas:

q1 = 5.481E-06 C

q2 = 1.096E-06 C

15. Dos masas están separadas r = 3.000E+01 cm . La masa 1 tiene carga q1 =

1.200E+01 uC y la masa 2 tiene una carga q2 = -12.0000 uC .

a. ¿Cuántos electrones se deben intercambiar o retirar entre las masas para

que la fuerza entre las masas sea de F = 10.0000 N y de atracción .

Respuestas:

N = 1.244E+13 e




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16. Dos objetos puntuales idénticos están separados r = 3.000E+01 cm . Cuando

tienen cargas diferentes se atraen con una fuerza F = 2.000E+00 N . Los

objetos se tocan entre sí y se colocan nuevamente en las posiciones originales. Los

objetos ahora se repelen con una fuerza de igual magnitud (2.000E+00N ).

a. ¿Cuánto es la carga inicial de cada objeto?

Respuestas:

q = 4.475E-06 C

17. Dos objetos puntuales idénticos estan separados una distancia r . Las cargas de

cada uno son q1 = 2.000E+01 uC y q2 = -1.000E+01 uC , bajo estas

condiciones se atraen con una fuerza F. Ahora los objetos se ponen en contacto

y la distancia de separación se disminuye en d = 5.000 cm logrando que la

fuerza nuevamente sea F, pero esta vez de repulsión.

a. ¿Cuánto es la separación inicial entre los objetos? Respuestas:

r12 = 7.735E-02 m

18. Se sabe que dos esferas de carga positiva experimentan una fuerza de repulsión

entre ellas de 0.220 N, cuando están separadas 15.0 cm. ¿Qué carga tiene cada

esfera si una tiene cuatro veces más carga que la otra?

Respuestas:

a) q = 1.48E-6 C

19. La fuerza de repulsión entre dos pequeñas esferas (de igual carga) es 4.57 x 10-21 N

cuando están separadas 20.0 cm ¿Cuántos electrones en exceso hay en una de las

esferas?

Respuestas:

q = 143 E-09 C

N = 8.90 E 11 e




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20. Dos objetos de cargas -12.8 C y + 8.00 C respectivamente, se ponen en contacto

y luego se separan. ¿Cuál es la fuerza que actúa sobre las cargas si las mismas se

separan 43.0 cm? ¿Cuántos electrones en exceso tienen las masas después del

contacto?

Respuestas:

a) 280 E-3 N

b) 15.0 E12 e

21. Las cargas - Q y -3Q están en equilibrio y separadas una distancia L sobre el eje x .

Éste equilibrio sólo se logra cuando una tercera carga q está cerca.

a. ¿Cuánto vale q?

b. ¿Dónde debe ser colocada?

Respuestas:

a) q = 0.402 Q

b) x = 0.366 L desde la carga – Q

22. Dos cargas, que inicialmente tienen una separación de 15.0 cm, cambian su

posición haciendo que la fuerza sobre ella se triplique. ¿Cuál es la nueva

separación?

Respuestas:

a) x = 8.66E-2 m

23. Se tienen tres cargas ubicadas como sigue: qA = + 5.00 nC, en el punto (0,0) cm. La

carga qB = - 3.00 nC se coloca en y = + 4.00 cm y qC se coloca en y = +

2.00 cm .¿Cual es el valor de qC si la fuerza resultante sobre la carga qA , producto

de las demás cargas, es cero?

Respuestas:

a) q = 7.50 E-10 C




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24. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: qA = + 15.0 C, en el

punto (-0.800,0) cm y qB = - 8.00 C, en el punto (+0.500,0) cm ¿Dónde debe

colocarse una tercera carga para que quede equilibrio?

Respuestas:

a) x = 4.02 m

25. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: qA = -10.0 C, en el punto

(6.00,4.00) m y qB = +8.00 C, en el punto (-3.00, -2.00) m ¿Dónde debe


Respuestas:

a) ( -79.1, -52.7) m


punto (2.00,0) m y qB = 10.0 C, en el punto (+6.00,0) m ¿Dónde debe


Respuestas:

a) x = 4.31 m


punto (- 73.0,0) cm y qB = 9.60 C, en el punto (+ 55.0,0) cm ¿Dónde debe


Respuestas:

a) x = 15.4 c m

28. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: qA = - 8.00 C, en el punto

(- 2.00, 0) m y qB = 6.00 C, en el punto (+ 3.50,0) cm ¿Dónde debe colocarse

una tercera carga para que quede equilibrio?

Respuestas:

a) x = 35.6 m




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29. Dos objetos de 5.00 gramos se suspenden de hilos de masa despreciable y longitud

de 70.0 centímetros, como se muestra. El sistema está en equilibrio cuando la

separación horizontal es de 30.0 cm . ¿Calcule de la carga de cada objeto?.

Respuestas:

a) q = 328 E-9 C

30. Se requiere que la carga qB experimenta una fuerza neta hacia arriba. ¿Qué

magnitud y signo tiene q?

Respuestas:

a) q = -3.28 E-6 C

q q

qa = + 3.00 C

qb = + 3.00 C qc = + 3.00 C

q

d

4d




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31. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga de +5.00 C debida a las otras cargas

del arreglo mostrado.

Respuestas: a) 30.5 E-3 N 60.1°

32. Para la figura mostrada encuentre fuerza eléctrica que percibe cada carga.

Respuestas:

a) F = 38.6 E-3 N

q1 = 5.00 C

q2 = 6.00 C

q3 = -7.00 C

a 3.00 m

4.00 m

40.0°

qa = + 3.00 C

qb = + 3.00 C qc = + 3.00 C

2.00 m

2.00 m

qc = + 3.00 C




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33. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga q2 debida a las otras cargas del

arreglo mostrado.

Respuestas: a) 5.83 N 56.9°

34. Para la figura mostrada, encuentre la fuerza eléctrica sobre la carga de la esquina

inferior derecha.

Respuestas:

a) F = 69.1 E-3 N 24.3°

q1 = 7.00 C

q2 = 6.00 C

q3 = -6.00 C

b

90.0 cm

105°

40.0 cm

q2 = 15.0 C

qa = - 7.00 C

qb = - 9.00 C qc = + 6.00 C

4.00 m

3.00 m

qc = + 12.0 C




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35. La carga de + 5.00 C experimenta una fuerza eléctrica neta de 60.0 x 10-3 N

producto de las otras carga. ¿Cuánto miden los lados del cuadrado?

Respuestas:

a = 4.80 m

36. Encuentre la fuerza eléctrica total que actúa sobre la carga de - 3.00 C producto

de las otras cargas.

Respuestas:

a) F = 35.1 N 85.1°

qa = + 5.00 C

qb = + 20.0 C qc = + 30.0 C

a

a

qc = - 10.0 C

qa = + 7.00 C

qb = - 5.00 C qc = - 3.00 C

2.00 m

3.00 m

qc = + 4.00 C




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37. Suponga que se han colocado tres cargas sobre el eje y, como sigue: qA = +5.00

C en y = 0, qB = -4.00 C en y = 1.00 m, qC = -8.00 C en y. Encuentre la posición

de qC , si la fuerza sobre qA es 8.9875 mN en la dirección -y.

38. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga qC producto de las otras cargas.

Donde:

qA = + 10.00 uC ubicada en PA = ( 6.00 , - 7.00 , - 3.00 ) mm

qB = - 30.00 uC ubicada en PB = ( 3.00 , 8.00, 7.00 ) mm

qC = - 20.00 uC ubicada en PC = ( - 2.00 , 3.00,4.00 ) mm

Respuesta: F = 8.95 E+04 N , 135.8 º,126.9 º,110.7 º

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