REPARTIDO Nº1 – AÑO 2009- 3º CM1 Y CM2

PREGUNTAS1. Se coloca un protón en un campo eléctrico uniforme y luego se libera. Después se coloca un

electrón en el mismo punto y se libera. ¿Experimentan estas dos partículas la misma fuerza? ¿Y la misma aceleración? ¿Se desplazan en la misma dirección al ser liberadas? Explique

2. ¿Qué semejanzas presentan las fuerzas eléctricas con las fuerzas gravitatorias? ¿Cuáles son las diferencias más significativas?

3. La temperatura y la velocidad del aire tienen valores diferentes en distintos lugares de la atmósfera

terrestre. ¿Es la velocidad del aire un campo vectorial? ¿Por qué? ¿Es la temperatura del aire un campo vectorial? Nuevamente, ¿por qué?

4. Suponga que las líneas de campo eléctrico en una región del espacio son líneas rectas. Si se libera

en esa región una partícula con carga inicialmente en reposo, la trayectoria de la partícula será una línea recta. Explique por qué.

5. La superficie de un líquido polar, como

el agua, por ejemplo, se puede ver como una serie de dipolos encadenados en un arreglo estable en el que los vectores de momento dipolar son paralelos a la superficie y todos apuntan en la misma dirección. Suponga ahora que algo presiona la superficie hacia dentro, deformando los dipolos como se muestra en la figura a) Muestre que los dos dipolos inclinados ejercen una fuerza neta hacia arriba sobre el dipolo que está entre ellos y, por tanto, se oponen a la fuerza externa hacia abajo. b)Muestre además que los dipolos se atraen mutuamente y, por consiguiente, oponen resistencia a ser separados. La fuerza entre los dipolos se opone a la penetración de la superficie del líquido, y es un modelo sencillo de la tensión superficial

6. La magnitud del campo eléctrico en la superficie de un

conductor sólido de forma irregular deber ser máxima en las regiones donde la superficie se curva más abruptamente, como en el punto A de la figura, y debe ser mínima en las regiones planas como el punto B de la misma figura. Explique por qué deber ser así, considerando cómo es preciso que las líneas de campo eléctrico estén dispuestas en la superficie. Explique.

EJERCICIOS

1. Las tres cargas puntuales que se muestran en la figura tienen cargas q1 = 4,00nC, q2

= - 7,80nC y q3 = 2,40nC. Halle el flujo eléctrico neto a través de cada una de las superficies cerradas siguientes, las cuales se muestran en corte transversal en la figura.

2. a) ¿Cuál debe ser la carga (signo y magnitud) de una partícula de 1.45 g para que ésta permanezca

inmóvil al colocarla en un campo eléctrico dirigido hacia abajo y cuya magnitud es 650 N/C? b) ¿Cuál es la magnitud de un campo eléctrico en el que la fuerza eléctrica sobre un protón tiene la misma magnitud que su peso?

3. Se proyecta un electrón con una velocidad inicial v0

= 1.60 x 106 m/s hacia el interior de un campo eléctrico uniforme entre las placas paralelas de la figura Suponga que el campo entre las placas es uniforme y su dirección es vertical descendente, y que el campo afuera de las placas es cero. El electrón entra en el campo en un punto equidistante de las dos placas. a) Si el electrón pasa casi rozando la placa superior al salir del campo, halle la magnitud del campo eléctrico. b) Suponga que el electrón de la figura se sustituye por un protón con la misma rapidez inicial v0.

¿Golpearía el protón en una de las placas? Si el protón no golpeara una de las placas, ¿cuál sería la magnitud y dirección de su desplazamiento vertical al salir de la región comprendida entre las placas?c) Compare las trayectorias recorridas por el electrón y el protón y explique las diferencias. d) Comente si es razonable pasar por alto los efectos de la gravedad en cada partícula.

4. Cierta partícula tiene una carga de –3.00 nC.

a) Halle la magnitud y dirección del campo eléctrico debido a esta partícula en un punto situado 0,250 m directamente arriba de ella. b) ¿A qué distancia de esta partícula tiene su campo eléctrico una magnitud de 12,0 N/C?

5. a) ¿Cuál debe ser la carga (signo y magnitud) de una partícula de 1,45 g para que ésta permanezca

inmóvil al colocarla en un campo eléctrico dirigido hacia abajo y cuya magnitud es 650 N/C?b) ¿Cuál es la magnitud de un campo eléctrico en el que la fuerza eléctrica sobre un protón tiene la misma magnitud que su peso?

6. Hay un campo eléctrico uniforme en la región comprendida entre dos placas planas paralelas con

carga opuesta. Se deja libre un protón inicialmente en reposo en la superficie de la placa con carga positiva, el cual golpea la superficie de la placa opuesta, distante 1,60 cm de la primera, al cabo de un intervalo de tiempo de 1,50 x10–6 s. a) Halle la magnitud del campo eléctrico. b) Halle la velocidad del protón cuando incide en la placa con carga negativa.

7. Un alambre recto muy largo tiene una carga en cada unidad de longitud de 1,50x10–10 C/m. ¿A qué distancia del alambre es la magnitud del campo eléctrico igual a 2,50 N/C?

8. Cada centímetro cuadrado de la superficie de una hoja plana infinita de papel tiene 2,50 x 106

electrones en exceso. Halle la magnitud y dirección del campo eléctrico en un punto situado a 5,00 cm de la superficie de la hoja, si la hoja es lo suficientemente grande para considerarla como un plano infinito.

9. a) Una superficie cerrada contiene una carga neta de -3,60µC; ¿cuál es el flujo eléctrico neto a

través de la superficie?b) El flujo eléctrico a través de una superficie cerrada resulta ser de 780 N.m2/C; ¿qué cantidad de carga encierra la superficie?c) La superficie encerrada en el inciso (b) es un cubo con lados de 2,50cm de longitud. Con base en al información dada en dicho inciso; ¿es posible saber dónde está la carga dentro del cubo? Explique su respuesta.

10. Determine el valor y signo de la carga eléctrica de la

partícula si el campo eléctrico en el punto A es nulo. La densidad superficial de carga del plano es 6,4 x 10-6 C/m2.

CONSTANTES

me = 9,1 x 10 – 31 Kg qe = 1,6 x 10 – 19 C

mp = 1,67 x 10 – 27 Kg qp = 1,6 x 10 – 19 C

K = 9,0 x 10 9 N.m2/C2 ε0 = 8,85 x 10-12 C2/N.m2