Electrostatica iii

FÍSICA Y QUÍMICA 1º Bachillerato
Ejercicios: Electrostática (III)
1(3)
Autor: Manuel Díaz Escalera (http://www.fqdiazescalera.com)
Colegio Sagrado Corazón, Sevilla (España)

1 Dos cargas puntuales q 1 = 5 C y q 2 = - 3 μC se encuentran en los puntos (0,0) y
(3,5) respectivamente. Calcula:
a) El vector campo eléctrico en los puntos A (0,5) y B (3, 0)
b) La fuerza eléctrica sobre una partícula q 3 = - 4 C que se coloca en el punto B.
Datos: K = 9.109 N.m2/C2

2 Dos cargas eléctricas puntuales q 1 = - 5 C y q2 = - 3 μC están separadas 65 cm.
Calcula:
a) El campo eléctrico y el potencial eléctrico en el punto medio de la recta que une las
dos cargas.
b) ¿Puede anularse el campo eléctrico o el potencial eléctrico en algún punto de la recta
que une las dos cargas? En caso afirmativo calcula dicho punto.
Datos: K = 9.109 N.m2/C2

3 Se carga una esfera metálica de 4 cm de radio con Q 1 i = 2 C.
a) Halla la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico en los puntos A (a 2
cm del centro de la esfera), B (en la superficie de la esfera) y C (a 6 cm del centro de la
esfera)
b) Si la esfera se pone en contacto con una segunda esfera descargada (Q 2 i = 0) de 8 cm
de radio, calcula la carga final sobre cada esfera.

4 Un conductor esférico de 6 cm de radio tiene una carga eléctrica Q 1 i = 2´5 C.
Calcula:
a) El potencial eléctrico en la superficie y la energía eléctrica acumulada por el
conductor cargado.
b) Supongamos que unimos el primer conductor con un segundo conductor esférico de
9 cm de radio que tiene una carga eléctrica Q 2 i = 1 C. Calcula: b.1) El potencial
eléctrico y la carga eléctrica final de cada conductor; b.2) La energía eléctrica final
acumulada por las dos esferas. Compara la energía inicial y final acumulada por la dos
esferas.
Datos: K = 9.109 N.m2/C2

5 Para frenar un protón que tiene una velocidad inicial de 4.103 km/s se aplica una
diferencia de potencial (ΔV). Calcula:
a) La variación de energía cinética del protón
b) La diferencia de potencial aplicada. Dibuja la trayectoria del protón indicando el
sentido de los potenciales decrecientes.
Datos: Datos: Q p = 1´6.10-19 C y M p = 1´7.10-27 Kg

2(3)

RESPUESTAS

1
a)    

E1 EA  E2 i  E1 j  3000 i  1800 j (N/C)
E = k.q/r2 (para calcular E 1 y E 2 )
A
E2     
EB  E1 i  E2 j  5000 i  1080 j (N/C)
E2   6  
b) F3  q3 . EB  4.10 (5000i  1080 j )
  3 
F 3  0.02i  4.32.10 j (N)
B E1

2
- -
E1 E2
Q1 Q2

a)
Primero calculamos el módulo del vector campo eléctrico:
E = E 1 – E 2 = 9.109.5.10-6/(0,325)2 - 9.109.3.10-6/(0,325)2 = 1,7.105 N/C
Luego calculamos el valor del potencial eléctrico (no es un vector):
V = V 1 + V 2 = 9.109(-5.10-6)/0,325 + 9.109(-3.10-6)/0,325 = - 2,2.105 V
b)
El potencial eléctrico no puede anularse (V 1 y V 2 son del mismo signo)
El vector campo eléctrico se anula en un punto situado a “x” metros de la carga Q 1

- -
E1 E2
Q1 Q2

x 0,65 - x

E 1 = E 2  9.109.5.10-6/x2= 9.109.3.10-6/(0,65-x)2  x = 0,37 m

3
a)
E A = 0 (en el interior del conductor cargado E = 0)
V A = 9.109.2.10-6/0,04 = 450.000 V (en el interior el V es cte e igual al V en la
superficie del conductor)
E B = 9.109.2.10-6/0,042= 1,12.107 N/C
V B = 9.109.2.10-6/0,04 = 450.000 V
E C = 9.109.2.10-6/0,062= 5.106 N/C
V C = 9.109.2.10-6/0,06 = 300.000 V

3(3)

b)
La carga eléctrica total se conserva:
Q 1 i + Q 2 i = Q 1 f + Q 2 f  2.10-6 = Q 1 f + Q 2 f (1)
Al final las dos esferas tienen el mismo potencial eléctrico:
V 1 f = V 2 f  9.109.Q 1 f/0,04 = 9.109.Q 2 f/0,08  Q 2 f = 2.Q 1 f (2)
Sustituimos (2) en (1) y calculamos las cargas finales:
Q 1 f = 6,67.10-7 C y Q 2 f = 1,33.10-6 C

4
a)
V 1 i = 9.109.2,5.10-6/0,06 = 375.000 V
EP 1 i = ½ Q.V = 0,47 J
b.1)
La carga eléctrica total se conserva:
Q 1 i + Q 2 i = Q 1 f + Q 2 f  2´5.10-6 +1.10-6= Q 1 f + Q 2 f  3,5.10-6 = Q 1 f + Q 2 f (1)
Al final las dos esferas tienen el mismo potencial eléctrico:
V 1 f = V 2 f  9.109.Q 1 f/0,06 = 9.109.Q 2 f/0,09  Q 2 f = 1´5.Q 1 f (2)
Sustituimos (2) en (1) y calculamos las cargas finales:
Q 1 f = 1´4.10-6 C y Q 2 f = 2,1.10-6 C
Y por último el potencial final de la esfera 1:
V 1 f =9.109.1,4.10-6/0,06 = 210.000 V (las dos esferas tienen el mismo potencial final)
b.2)
EP 1 f = ½ Q.V = 0,147 J y EP 2 f = 0,22 J
EPfinal = 0,147 + 0,22 = 0,36 J < EPinicial

5
Velocidad inicial = 4.106 m/s
a)
ΔEC = EC f – EC i = 0 – ½ 1,7.10-27(4.106)2 = - 1´36.10-14 J
b)
ΔEC = - ΔEP (se conserva la energía)  ΔEP = 1´36.10-14 J
ΔEP = q. ΔV  1,36.1014 = 1,6.10-19 ΔV  ΔV = 85.000 V

4.106 m/s
+ +

V0 = 0 V V f = 85000 V

Electrostatica iii

Más contenido relacionado

La actualidad más candente (16)

Destacado (9)

Similar a Electrostatica iii (20)

Electrostatica iii