Problemario de campo y potencial eléctrico, capacitancia y constante dieléctrica. 1.Una carga de 2x10-6 C colocada en un campo eléctrico experimenta una fuerza de 8x10-4 N .¿Cuál es la magnitud de la intensidad del campo eléctrico? R. E = 400
N C
2. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 2 cm de una carga de –12 µC? R. E = 27 x107
N C
3. Determinar la distancia entre dos placas metálicas paralelas si al aplicar una diferencia de potencial de 100 Volts entre ellas se produce un campo eléctrico de 700 V/m. R. r = 0.1428m 4. Entre dos placas horizontales hay un campo eléctrico uniforme de 8 x 10 4 N/C. La placa superior esta cargada positivamente y la placa inferior esta cargada negativamente. ¿Cual es la magnitud y la dirección de la fuerza ejercida en un electrón, que pasa a través de estas placas? R.-F= 12.8X10-15 N 5. Se determina que la intensidad del campo eléctrico en un punto en el espacio es de 5 x 105 N/C orientado hacia occidente. ¿Cuál es la magnitud y dirección de la fuerza sobre una carga de –4 µ C colocada en este punto? R.-F= 2 N 6. Determina la intensidad del campo eléctrico en el punto medio entre dos cargas de + 40 nc y +8 nc. Las cargas están separadas 70 mm en el aire. R.- E= 293877.55 N/C 7. Dos cargas de +16 y + 8 µc están separadas 200 mm en aire. ¿En qué punto entre las cargas la intensidad del campo es cero? R.- r= 5 mm 8. Un pequeño objeto que tiene una carga de –5 x 10 –9 C experimenta una fuerza hacia abajo de 20 x 10 -9 N cuando se coloca en un punto determinado de un campo eléctrico, a) ¿Cuál es la intensidad del campo en dicho punto?, b) ¿Cuál ería la magnitud y sentido de la fuerza ejercida sobre una partícula α colocada en ese punto? [ partícula α =núcleo del helio]. R.- E= 4 N/C
9. ¿Cuál debe ser la carga de una partícula de 2 gr. de masa para que quede fija en el espacio cuando se coloca en un campo eléctrico dirigido hacia abajo de -8 1.5x10 intensidad 500 N/C? R.- q= 3µC 10. Una carga de +6µc esta a 30mm de otra carga de 16µc a)¿cuál es la energía potencial del sistema? b)¿cuál es el cambio de energía potencial si la carga de +6µc se mueve una distancia de 5mm solamente? c)¿esto es un incremento o decremento de energía potencial? R.-Ep= 28.8 J; b) EpAB = ΔEp = 144 J; c) incremento. 11. A que distancia de una carga de –7nc debe colocarse un carga de – 12nc, si -5 la energía potencial debe ser de 9x10 J? R.-r = 8.4mm 12. Calcula el potencial en un punto “A” que esta a 50mm de distancia de una carga de –40µC. ¿cual es la energía potencial si una carga de +3µc se coloca en “A”? R.-V=-7.2µV; Ep= -21.6 J. 13. El punto “A” esta a 40mm de una carga de 6µC; el punto “B” esta localizado a 25mm de la misma carga. calcula la diferencia de potencial entre los puntos A & B. ¿cuánto trabajo se requiere por una fuerza externa, si una carga de +5µC se mueve de “A” a “B”? R.-VAB=810 KV; WAB=4.05 J . 14. Encuéntrese la capacitancia de un capacitor de placas paralelas si el área de cada placa es de 0.08 m² y la separación entre ellas es de 4 mm. (a) el dieléctrico es aire, (b) el dieléctrico es papel parafinado (K = 2). a).-C=1.77x10-10 C2/Nm b).- C= 1.12x10-10 C2/Nm 15. Las placas de cierto capacitor tienen un separación de 3 mm y un área de 0.04 m². para un dieléctrico de aire, calcula (a) la capacitancia. (b) la intensidad del campo eléctrico entre las placas. (c) la carga en cada placa si se aplican 200 V al capacitor. a).- C=1.18x10-10 C2/Nm b) E= 66666.6 N/C c) q= 2.3x10-8 C 16. Un capacitor tiene un capacitancia de 12 μF cuando sus placas están separadas por 0.3mm de espacio vacío. se usa un acumulador para cargar las placas con una diferencia de potencial de 400V y después se desconecta del sistema. (a) ¿cuál será la diferencia de potencial a través de las placas si una hoja de baquelita (K = 7) llena el espacio entre las placas? (b) ¿cuál es la capacitancia
después de que la baquelita se ha insertado? (c) ¿cuál es la permisivilidad de la baquelita?. a).- V= 57.15 v b).- C= 84µF c).- ∈= 6.2x10-11 C2/Nm 17. Un condensador de 1 μF se carga a 100 V y otro condensador de 2 μF se carga a 200V. Después se conectan en paralelo uniendo ente si las laminas positivas. determina la energía inicial y final. R.- Wi= 250x10-6 J Wf= 8.33x10-2 J