Problemas Electrostática 2º Bachillerato

Estos son algunos problemas que he encontrado en Internet, con soluciones cuando ha sido posible. Los enlaces ofrecen acceso a más problemas sobre el tema, aunque es posible que algunos cubran temas que no hemos dado o sean de un nivel demasiado alto. Este documento está también accesible en internet, a través de un enlace que cuelgo en mi blog (http://mrribas.edublogs.org). Se puede usar el blog para plantear cuestiones o dificultades, así como para contactar conmigo por correo electrónico. Felices vacaciones.

 

1.         Tres cargas puntuales +q, +q y -q (q = 1 µC) se disponen en los vértices de un triángulo equilátero de 1 m de lado. Hallar: 

a)      el campo eléctrico en el centro del triángulo. 

b)     el trabajo necesario para mover una carga de 1 µC desde el centro del triángulo hasta la mitad del lado que une las dos cargas +q. 

DATO: K = 1/(4pe0) = 9.109 Nm2C-2 

Rta.: 54 kN/C dirigido hacia el vértice -q; 10 mJ  

 

2.  Se somete una partícula de 0’1 g de masa y carga 1 µC a la acción de un campo eléctrico uniforme de magnitud 200 N/C en la dirección del eje Y. Inicialmente la partícula está en el origen de coordenadas, moviéndose con una velocidad de 1 m/s según el eje X. Si ignoramos la acción de la gravedad, hallar: 

a)     El lugar en que colisionará con una pantalla perpendicular al eje X, situada a un metro del origen, 

b)     La energía cinética que tiene la partícula en ese instante. 

Rta.: (1,1) m; 250 µJ

(Fuente: http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/problemas/Selectividad/Campo_electr.DOC)

 

3. Dos esferas metálicas, de 2 y 4 cm de radio respectivamente, se encuentran en el vacío. Cada una posee una carga de 50 nC.

  1. Calcula el potencial de cada esfera.
  2. Si en cierto instante se unen las esferas mediante un conductor, calcula el potencial de cada esfera después de unirse.
  3. Calcula la carga de cada esfera después de la unión

 

4. Una bolita, cargada eléctricamente, de 1 g de masa, es atraída por una placa cargada de modo que forma un ángulo de 45º con la vertical. Si el campo eléctrico en las proximidades de la placa es de 1050 V/m, calcula:

    1. El módulo y sentido de la fuerza que actúa sobre la bolita.
    2. El valor de la carga que posee la bola si está en equilibrio.

(Más problemas con sus soluciones en http://www.iesnicolascopernico.org/FQ/2BACH/pelec1.pdf)

 

5. Un protón (mp = 1,67 10-27 kg, qp = 1,60 10-19 C) y una partícula alfa (ma = 4mp’ qa = 2qp) parten del reposo en el mismo punto de una región de campo eléctrico uniforme E = 200 V/m. Cada partícula recorre una distancia de 4 cm en dicho campo. En esa posición:

a) ¿qué partícula tiene mayor energía cinética, y cuál es su valor?, y
b) ¿qué partícula se mueve con mayor velocidad, y cuál es esa velocidad?

 

6. Una carga total de 5,655x10-13 C está formando una distribución esférica de carga con densidad uniforme de valor 5 x 10-15 C/m3. Determine:

a) el radio de la distribución;
b) el campo eléctrico en un punto que dista 20 cm del centro de la distribución;
c) la diferencia de potencial eléctrico entre el punto anterior y un punto de la superficie de la distribución.

Dato: e0 = 8,85 x 10-12C2/Nm2

 

(Fuente: http://idepartamento.iespana.es/actividades/selectema5f2.htm, no incluye respuestas)

 

7. Una carga puntual de valor Q ocupa la posición (0,0) del plano XY en el vacío. En un punto A del eje X el potencial es

V = -120 V y el

campo eléctrico es E = – 80 i N/C, siendo i el vector unitario en el sentido positivo del eje X. Si las coordenadas están dadas en

metros, calcule:

a) La posición del punto A y el valor de Q.

b) El trabajo necesario para llevar un electrón desde el punto B(2,2) hasta el punto A.

Datos:

Valor absoluto de la carga del electrón e = 1.6·10-19 C Constante de la ley de Coulomb K = 9·109 N·m2·C-2

 

8. Dos cargas puntuales de 6

μC y – 6 μC están situadas en el eje X, en dos puntos A y B distantes entre si 12 cm. Determine:

a) El vector campo eléctrico en el punto P de la línea AB, si AP = 4 cm y PB = 8 cm.

b) El potencial eléctrico en el punto C perteneciente a la mediatriz del segmento AB y distante 8 cm de dicho segmento.

Datos:

Constante de la ley de Coulomb K = 9·109 N·m2·C-2

 

(Fuente: http://www.juliweb.es/fisica/ejercicios/problemaselectrostatica.pdf; sin soluciones)

 

9. Un electrón tiene una energía cinética de 1.6 10-17 J. Calculad su velocidad. ¿Cuál será la dirección, sentido y módulo de un campo eléctrico que haga que ese electrón se detenga por completo a una distancia de 10 cm desde su entrada en la región ocupada por el campo? Datos: carga del electrón=-1.6 10-19 C, masa del electrón=9.1 10-31 kg. (Sol: 5.93 106 m/s; 1000 N/C.)

 

10. Se tienen dos láminas metálicas paralelas separadas 8 cm la una de la otra, y de longitud 15 cm. La superior está cargada negativamente, y la inferior positivamente, de forma que el campo eléctrico existente entre esas placas vale 500 V/m. Un electrón penetra en la zona entre esas placas, paralelamente a las mismas y equidistante de ellas. Calculad con qué velocidad mínima debe entrar en esa zona para no llegar a chocar con la placa positiva. En esas condiciones, calculad también la velocidad con la que sale de las placas. (Sol: 4.97 106 m/s; 5.63 106 m/s )

 

11. Una gota de agua de 2 mm de radio se carga a un potencial de 300 voltios. Calculad la carga que adquiere. Si se unen dos gotas como esa para formar una sola, ¿cuál sería el potencial de la gota resultante? (Suponed las gotas esféricas) (Sol: 6.67 10-11 C; 476 V)

 

(Más ejercicios en http://personal.telefonica.terra.es/web/jcvilchesp/probcou/probelec.htm; pinchando el globo al lado del problema aparece la solución)