Taller_sistemas Discretos de Carga_2011

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  CENTRO DE CIENCIAS BÁSICAS FUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO 1 TALLER MODULO ELCTROSTÁTICA: Sistemas Discretos de carga Prof: Luz Aída Sabogal (febrero 04 de 2011) 1. En las esquinas de un triángulo equilátero de 0,5 m de lado, existen tres cargas puntuales, como se ve en la figura 1. Calcule la fuerza eléctrica total sobre la carga de 7 μC. Figura 1. 2. La separación entre dos protones en una molécula es de 3,8x10-10 m. Hallar la fuerza eléctrica que hay entre ellos. ¿Cómo se compara esta fue
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  CENTRO DE CIENCIAS BÁSICASFUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO TALLER MODULO ELCTROSTÁTICA: Sistemas Discretos de cargaProf: Luz Aída Sabogal (febrero 04 de 2011) 1. En las esquinas de un triángulo equilátero de 0,5 m de lado,existen tres cargas puntuales, como se ve en la figura 1.Calcule la fuerza eléctrica total sobre la carga de 7 μC .Figura 1. 2. La separación entre dos protones en una molécula es de3,8x10-10 m. Hallar la fuerza eléctrica que hay entre ellos.¿Cómo se compara esta fuerza eléctrica con la fuerzagravitacional que hay entre ellos? 3. Dos pequeñas esferas conductoras idénticas se colocan enforma que sus centros estén a 0,30m. A una se le da una cargade 12 nC y a la otra de -18 nC. Determine la fuerza eléctricaque se ejercen estas esferas. ¿Qué pasa si las dos esferas seunen mediante un alambre conductor?. ¿Qué fuerza eléctrica seejercen a ahora? 4.  Tres cargas puntuales están dispuestas en línea, la carga q3 de+ 5nc está en el srcen, la q2 de -4 nC esta en x= 4 cm. y lacarga q1 está en x= 2 cm. ¿cuál es la magnitud de la carga Q1,si la fuerza neta sobre q3 es cero? 5. En la figura se ubican dos cargas una carga q1 de 4μC y unacarga q2 de 2 μC. Halle el valor de la fuerza que siente unacarga positiva q3 de +4 μC, cuando se ubica en el punto A ycuando se ubica en el punto B   Figura 2. 6. En la figura 3, la carga roja es de 7 mC y la carga azul es de8mC y la verde es de 4 mC, la distancia está en metros. Cuáles la fuerza neta sobre la carga verde?.   1  CENTRO DE CIENCIAS BÁSICASFUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO   Figura 3.7.Un electrón que viaja con una velocidad inicial igual a 8.6 x10^5i m/s entra a una región con campo eléctrico uniformedado por E=4.1 x 10^3 i N/m.a) Encuentre la aceleración del electrón.b) Determine el tiempo que tarda el electrón en llegar al reposodespués de entrar al campo.c) ¿Qué distancia recorre el electrón en el campo eléctrico antesde detenerse?8.Una bola de caucho pequeña de 2.00 g está suspendida de unacuerda larga de 20.0 cm en un campo eléctrico uniforme, comose ve en la figura. Si la bola está en equilibrio cuando la cuerdaforma un ángulo de 15° con la vertical, ¿cuál es la carga netaen la bola?Figura 4. 9. Una bola de corcho cargada de 1 gramo de masa estasuspendida en una cuerda ligera en presencia de un campoeléctrico uniforme como se ve en la figura P23.55 cuando E =(3.00i +5.00j)*105 N/C, la bola esta en equilibrio a = 37°,       Encuentre a) la carga en la bola y b) la tensión en la cuerda.Figura 5. 10. ¿Cuál será la magnitud y dirección del campo eléctrico queequilibre el peso de: a) un electrón, b) un protón. 2  CENTRO DE CIENCIAS BÁSICASFUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO 11. En los vértices de un triángulo equilátero de 0,5 m de lado,existen tres cargas puntuales, como se ve en la figura 1.Calcule el campo eléctrico en la posición de la carga de +2 μC.Calcule la fuerza eléctrica total sobre la carga de +7 μC. ¿Cuáles la fuerza eléctrica que siente la carga de 2,0 μC? 12. En las esquinas de un cuadrado de lado a, como se muestra enla figura 6, existen cuatro partículas con carga. a) Determine lamagnitud y dirección del campo eléctrico en la ubicación de lacarga q. b) ¿Cuál es la fuerza eléctrica sobre la carga q?.Figura 6. 13.  Tres cargas puntuales con magnitudes de 8.00 mC, -3.00 mC y5.00 mC están ubicadas en las esquinas de un trianguloequilátero cuyos lados miden 9.00 cm cada uno. Calcule elpotencial eléctrico en el centro de este triangulo.Figura 7. 14. Un protón se mueve a 4,5x10 5 m/s en dirección horizontal yentra a un campo eléctrico vertical uniforme de 9,60x10 3 N/CIgnorando efectos gravitacionales, determine: a) el intervalo detiempo requerido para que el protón recorra 5 cmhorizontalmente, b) su desplazamiento vertical durante eltiempo que viaja los 5 cm horizontalmente y c ) lascomponentes horizontales y verticales de su velocidad despuésde haber recorrido dicha distancia. 15. Una partícula pequeña tiene una carga de -5 µC y una masa de2x10-4 Kg. S e traslada desde el punto A, donde el potencialeléctrico es VA =+200V, al punto B con potencial VB =+800V.La fuerza eléctrica es la única fuerza que actúa sobre lapartícula. Ésta tiene una rapidez de 5 m/s en el punto A. ¿Cuáles la rapidez en el punto B? . 3  CENTRO DE CIENCIAS BÁSICASFUNDAMENTOS DE ELECTROMAGNETISMO 16.Se colocan cargas puntuales idénticas q =+5 µC, envértices opuestos de un cuadrado. La longitud de cada lado esde 0,20 m. Se coloca una carga puntual qo = -2 µC, en uno delos vértices desocupados. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerzaeléctrica sobre qo cuando esta carga se desplaza desde el otrovértice desocupado? 17. En un tubo de rayos catódicos se lanza un electrón con unarapidez inicial de 6,5   x 106 m/s a lo largo del eje que pasa por elmedio de las placas de desviación del tubo. El campo eléctricouniforme entre las placas tiene una magnitud de 1,10 x 10 3V/m y es ascendente. a) Cuál es el vector fuerza eléctrica sobreel electrón cuando este se encuentra entre las placas? b) Cuáles el vector aceleración del electrón, debida a este campoeléctrico. Cuál es el desplazamiento del electrón, en la direcciónvertical en el momento en que alcanza el extremo de lasplacas. c) A qué distancia con respecto al eje se verá el puntofluorescente en la pantalla? La separación entre placas es de 2cm, la longitud de placas es de 6 cm y la distancia desde elextremo final de las placas a la pantalla es de 12 cm. 18.  Tres partículas con carga de valor igual, se colocan en losvértices de un triángulo isósceles. Calcule el potencial eléctricoen el punto medio de la base si q igual a 7 µC. En el vérticesuperior está una carga positiva y en los vértices de la base lascargas son negativas 19. Dos cargas puntuales de 2 x10 -6 C y 3 x 10 -6 C están separadaspor una distancia de 0.1m. Calcular la dirección y la magnituddel campo eléctrico resultante en:a. El punto medio de la distancia entre ellas.b. ¿En qué puntos del plano el campo eléctrico es cero?. 20. Dos placas paralelas que tienen carga igual pero opuesta estánseparadas 12.0 cm. Cada placa tiene una densidad de cargasuperficial de 36.0 nC/m2. Un protón se libera desde el reposoen la placa positiva. Determine:a. La diferencia de potencial entre las placas.b. La energía del protón cuando llega a la placa negativa.c. La velocidad del protón justo antes de incidir en la placanegativa.d. La aceleración del protón.e. La fuerza sobre el protón.f. A partir de la fuerza, encuentre la intensidad del campoeléctrico y muestre que es igual a la intensidad del campoeléctrico encontrado a partir de las densidades de carga sobrelas placas. 4
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