EJERCICIOS DE CAMPO ELÉCTRICO DE LA PAU DE LA UNIVERSIDAD DE LA RIOJA

1. PROBLEMAS
2. Junio 2002
1. Una bola de caucho de 2 g de masa está suspendida de una cuerda de 20 cm y de masa despreciable en un campo eléctrico cuyo valor es E = 10³·i N/C. Si la bola está en equilibrio cuando la bola forma un ángulo de 15º con la vertical, ¿cuál es la carga neta de la bola?

   Sobre la bola de caucho actúan el campo eléctrico y el campo gravitatorio de la Tierra. Las fuerzas eléctrica, gravitatoria (peso), y la tensión de la cuerda, al sumarlas deben dar cero para que el objeto se mantenga en equilibrio. Como se aprecia en la figura, la fuerza eléctrica debe tener el mismo sentido que el campo eléctrico, por lo tanto la carga de la bola es positiva. El campo eléctrico es la fuerza por unidad de carga eléctrica positiva.

   
   Solución
2. Septiembre 2002
2. Calcular la fuerza que actúa sobre una carga de 1µC situada en el punto (0,4) debida a la siguiente distribución: en (0,0) una carga Q₁ = -3 µC, en (4,0) una carga Q₂ = 4 µC y en (1,1) una carga Q₃ = 2 µC.

   La fuerza neta que actúa sobre la carga de 1 µC situada en (0,4) es la suma de las tres fuerzas eléctricas debidas a la interacción con Q₁, Q₂ y Q₃.

   
   Solución
3. Junio 2003
3. Un objeto que tiene una carga neta de 24 µC se coloca en un campo eléctrico uniforme de 610 N/C dirigido verticalmente. ¿Cuál es la masa de este objeto si flota en el campo?

   Si el objeto flota es porque esta sometido a la acción del campo gravitatorio y a la acción del campo eléctrico, pues los dos actúan verticalmente, pero con sentidos contrarios.

   
   Solución
4. Septiembre 2003
4. Dos esferas pequeñas cada una de 2 g de masa están suspendidas, desde un punto común, por medio de cuerdas ligeras de 10 cm de largo. Se aplica en la dirección del eje X un campo eléctrico uniforme. Si las esferas tienen cargas iguales a -5·10^-8 C y 5·10^-8 C, determinar el valor del campo eléctrico que permite a las esferas estar en equilibrio con un ángulo entre los hilos de 20º.

   Las esferas permanecen en equilibrio, formando un ángulo de 20º, porque la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre cada esfera es nula.

   

   Como las esferas son iguales en masa y en el valor de la carga, salvo el signo, podemos resolver el problema haciendo el estudio de fuerzas sobre una sola de las esferas. Vamos a utilizar la carga q₁:

   

   La fuerza eléctrica sobre la carga negativa, q₁, tiene sentido contrario al campo, por tanto, de acuerdo con la figura, el campo debe tener sentido positivo. Si hubiéramos dibujado la carga negativa a la derecha, entonces el campo tendría sentido negativo.

   
   Solución
5. Septiembre 2004
5. Tres pequeñas bolas idénticas de estireno (m = 2 g) están suspendidas de un punto fijo por medio de tres hilos no conductores, cada uno con una longitud de 50 cm y de masa despreciable. En el equilibrio, las tres bolas forman un triángulo equilátero cuyos lados miden 30 cm. ¿Cuál es la carga q que tiene cada bola?

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   Solución
6. Junio 2005
6. Dos cargas puntuales de 3·10-6 C están localizadas en los puntos (0,2) y (0,-2), respectivamente. Otras dos cargas Q están localizadas en (4,2) y (4,-2). Sabiendo que el campo eléctrico es el origen de coordenadas es 3·10-6 N/C , determinar el valor de Q.

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   Solución
7. Septiembre 2005
7. Dos cargas positivas e iguales están situadas en el eje y; una está situada en y = a y la otra en y = -a. Calcular el campo y el potencial eléctrico en un punto situado sobre el eje x y a una distancia d del origen. ¿Cómo varia el resultado si a>>d? ¿Y si d>>a?

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   Solución
8. CUESTIONES
9. Junio 2004
8. Compara las direcciones de las fuerzas magnéticas y eléctricas entre dos cargas positivas que se mueven a lo largo de trayectorias paralelas.

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   Solución
9. Explica en que consiste el concepto de potencial electrostático en un punto. Dibuja aproximadamente en un sistema de coordenadas el gráfico que relaciona el potencial creado por una carga puntual positiva, eje vertical, con la distancia a dicha carga, eje horizontal, situando dicha carga en el origen de coordenadas.

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   Solución
10. Septiembre 2004
10. Explica en que consiste el concepto de potencial electrostático en un punto. Dibuja aproximadamente en un sistema de coordenadas el gráfico que relaciona el potencial creado por una carga puntual positiva, eje vertical, con la distancia a dicha carga, eje horizontal, situando dicha carga en el origen de coordenadas.

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    Solución