CAMPO ELÉCTRICO EJERCICIOS RESUELTOS PDF
APRENDIZAJES ESPERADOS
☛ Comprender lo que es el campo eléctrico.
☛ Definir y utilizar la magnitud que caracteriza el campo eléctrico.
☛ Comprender la interacción a distancia de las cargas eléctricas debido a la presencia de campos eléctricos.
☛ Determine correctamente la intensidad de campo eléctrico aplicando correctamente las fórmulas.
Cuando un cuerpo está situado en el campo de gravitación terrestre se halla sometido a una fuerza que es la fuerza de gravedad, debido a la cual el cuerpo cae a la superficie de la Tierra.
De la misma forma el campo eléctrico es una región del espacio perturbado por cargas en reposo, este campo ejerce una fuerza sobre cualquier carga que dentro de él se coloque.
¿QUÉ ES EL CAMPO ELÉCTRICO ?
El campo eléctrico es una forma de existencia de materia debido a la cual se produce la interacción a distancia entre las cargas eléctricas en reposo.
A este campo también se le denomina campo electrostático y es invariable en el tiempo.
INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO
Es una magnitud vectorial que al campo en un punto determinado de una región.
Calculamos la intensidad del campo eléctrico de acuerdo a la fuerza que ejerce el campo eléctrico de una carga Q sobe una carga de prueba "q", siendo Q>>q, por unidad de carga de prueba.
La dirección del campo eléctrico y la fuerza eléctrica serán colineales.
INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO DEBIDO A UNA CARGA PUNTUAL
Si en un punto del espacio existen campos eléctricos debido a la presencia de carias cargas eléctricas, la intensidad del campo eléctrico total en dicho punto es igual a la suma vectorial de las intensidades de los campos.
LÍNEAS DE FUERZA DEL CAMPO ELÉCTRICO
Fueron creadas imaginariamente por Michael Faraday para representar al campo eléctrico en una región del espacio.
CARACTERISTICAS
☛ Se grafican saliendo de las cargas positivas hacia las cargas negativas.
☛ El vector campo eléctrico se traza tangente a las líneas de fuerza en cualquier punto del campo.
☛ Las líneas de fuerza nunca se cruzan.
☛ En las zonas donde las líneas de fuerza están más juntos el campo eléctrico es más intenso.
CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME
En una región del espacio donde la intensidad del campo eléctrico es la mima en cualquier punto.
PRACTICA PROPUESTA
PROBLEMA 1 :
Hallar la magnitud del campo eléctrico producido por una carga de 8×10−⁸ C, a 2m de dicha carga.
a) 180N/C
b) 90
c) 18
d) 9
e) 270
PROBLEMA 2 :
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
I) El campo eléctrico es la zona que rodea a una carga eléctrica.
II) La intensidad de campo eléctrico es una cantidad física vectorial.
III) Las líneas de fuerza se emplean para representar a un campo eléctrico.
a) VVF
b) VFV
c) FVV
d) VVV
e) VFF
PROBLEMA 3 :
En cierta región una carga de prueba de 5×10−⁸ C experimenta una fuerza de 0,04 N, ¿cuál es la magnitud del campo eléctrico?
a) 6×10⁵ N/C
b) 8×10⁵
c) 6×10⁶
d) 4×10⁵
e) 8×10⁶
PROBLEMA 4 :
Hallar la intensidad de campo eléctrico en un punto ubicado a 40cm de una carga de 8×10−⁹ C.
a) 270 N/C
b) 180
c) 450
d) 45
e) 27
PROBLEMA 5 :
¿A qué distancia de una carga puntual de 12μC se crea un campo eléctrico de módulo 27×10⁵ N/C?
a) 0,1m
b) 0,2
c) 0,3
d) 0,5
e) 2
PROBLEMA 6 :
Respecto a las líneas de fuerza, ¿qué proposiciones son verdaderas?
I) Fueron ideadas por Michael Faraday.
II) Siempre salen de las cargas positivas.
III) Se pueden cortar.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo I y II
D) Todas
E) Sólo III
PROBLEMA 7 :
Calcular el valor de la carga que a 3m de ella crea un campo eléctrico de módulo 5kN/C.
a) 5μC
b) 5C
c) 5μC
d) 0,5μC
e) 50μC
PROBLEMA 8 :
Indique la verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. En la vecindad de un cuerpo cargado electricamente:
I) Existe un campo eléctrico .
II) En cada punto de la región, la dirección del campo eléctrico depende del signo de la carga que genera el campo.
III) Las líneas de fuerza se emplean para representar al campo eléctrico.
a) VVV
b) VVF
c) FVF
d) VFV
e) VFF
PROBLEMA 9 :
En cierta región existe un campo eléctrico uniforme horizontal y hacia la derecha cuya magnitud es 2×10⁴ N/C una carga eléctrica de 4μC es soltada en este campo. Calcular la fuerza que aparece sobre la carga.
a) 4×10 −² N
b) 6×10−²
c) 8×10−²
d) 5×10−²
e) 2×10−²
PROBLEMA 10 :
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
I) Un campo eléctrico uniforme es constante sólo en módulo.
II) Las líneas de fuerza de un campo eléctrico uniforme son paralelas.
III) Se crea un campo eléctrico uniforme entre dos cargas puntuales.
a) FVF
b) FVV
c) VVV
d) VVF
e) FFF
PROBLEMA 11 :
Una carga q=4μC es colocada en un campo eléctrico uniforme de 3,2×10⁴ N/C. Hallar la fuerza que aparece sobre la carga.
a) 128 N
b) 12,8
c) 1,28
d) 64
e) 6,4
PROBLEMA 12 :
Respecto al campo eléctrico uniforme que proposiciones son verdaderas:
I) Al colocar una carga positiva en el campo, aparecerá sobre la carga una fuerza de dirección contraria al campo eléctrico.
II) La magnitud de la fuerza "F" ejercida por el campo uniforme "E" sobre una carga "q" colocada en este campo es F=qE
III) Si una carga neutra es colocada en el campo eléctrico experimenta una fuerza eléctrica.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Ninguna
E) Todas
PROBLEMA 13 :
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
I) Una carga puntual puede crear un campo uniforme.
II) Dos placas cargadas con signos diferentes y paralelas crean un campo eléctrico uniforme, si la distancia entre ellas es pequeña.
III) Las líneas de fuerza paralelas representan un campo eléctrico uniforme.
a) FFV
b) VVF
c) VFV
d) FVV
e) FVF
PROBLEMA 14 :
El cañón de la pantalla de un televisor crea un campo eléctrico uniforme de 3×10⁶ N/C. Hallar la fuerza que un electrón lanzado por el cañón soporta.
a) 2,4×10−¹³N
b) 4,8×10−¹³
c) 2,4×10−¹²
d) 4,8×10−¹²
e) 1,2×10−¹³
PROBLEMA 15 :
Una partícula q=1,6×10−¹⁹ C, m=1,6×10−³¹ kg, es abandonada en una zona cuya intensidad de campo eléctrico es 10−⁶ N/C (uniforme y horizontal). Si partió del reposo, calcular el tiempo que le lleva recorrer una distancia de 2cm.
A) 2×10−³ s
B) 10−³ s
C) 10−⁴ s
D) 2×10−⁴ s
E) 0,01s
PROBLEMA 16 :
Un cuerpo de 2,0 kg de masa y 0,8 coulomb de carga es dejado en un campo eléctrico uniforme de 5N/C. El valor de la aceleración que adquiere el cuerpo es:
A) 12,5 m/s²
B) 2 m/s²
C) 1,25 m/s²
D) 0,08 m/s²
E) 0,50 m/s²
Rpta. : "B"
PROBLEMA 17 :
Una gota de aceite cargada, con una masa de 10−⁴ gramos, se halla estacionaria en un campo eléctrico vertical que tiene 200 N/C de intensidad. La carga de la gota es: (g=10m/s²)
A) 5,0×10−⁸C
B) 4,9×10−⁹C
C) 9,8×10−⁸C
D) 5,0×10−⁹C
Rpta. : "D"
PROBLEMA 18 :
En relación a las propiedades de las líneas de fuerza o de campo eléctrico, identifique la proposición falsa:
A) Las líneas de campo siempre parten de las cargas positivas y terminan en las cargas negativas.
B) El número de líneas que salen o llegan a una carga es independiente de la magnitud de la carga.
C) La dirección del vector campo eléctrico es tangente en cada punto de una línea de fuerza.
D) La intensidad del campo es proporcional a la densidad de líneas por unidad de área.
E) Las líneas de fuerza generalmente no se cortan.
RESOLUCIÓN :
Las líneas del campo eléctrico siempre son salientes de las cargas positivas y entrantes a las cargas negativas.
El número de líneas que salen o entran a una carga son proporcionales a las magnitudes de la carga, es decir a mayor valor de la carga, mayor número de líneas que salen o entran.
La dirección del vector campo eléctrico siempre es tangente en cada punto de una línea de fuerza.
Las líneas de fuerza no se cortan y la intensidad del campo es proporcional a la densidad de líneas por unidad de área, es decir en lugares donde las líneas de fuerza están más juntas el valor del vector campo eléctrico es mayor.
Rpta. : "B"
PREGUNTA 19 :
En la figura, las cargas eléctricas son puntuales. Si k=9×109 Nm2/C2, la intensidad del campo eléctrico en el punto medio de la hipotenusa, es:
A) 4000 N/C
B) 3000 N/C
C) 5000 N/C
D) 2000 N/C
E) 1000 N/C
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "C"
PREGUNTA 20 :
Una partícula de 2×10–21 kg de masa y 1,5×10–19 C de carga eléctrica, se lanza desde el punto A con una rapidez de 20 m/s en una región donde existe un campo eléctrico constante y uniforme de módulo E=1000V/m, tal como se muestra en la figura. Determine aproximadamente, en m/s, la rapidez de la partícula al pasar por el punto B.
(Considere que todo el sistema se encuentra en un lugar donde no existe campo gravitacional).
A) 25
B) 30
C) 35
D) 40
E) 45
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
PREGUNTA 21 :
Una esfera conductora de radio R con centro en el origen de coordenadas se encuentra a un potencial de 3000 V. Si una partícula cargada q=5 mC, se mueve desde A hasta B por el camino mostrado, determine, en J, el trabajo realizado por el campo eléctrico.
A) 2,5
B) 1,5
C) 3,5
D) 5,5
E) 4,5
RESOLUCIÓN :
Rpta. : "A"
PROBLEMA 22 :
¿Cuántas de las siguientes proposiciones son verdaderas?
1) Las líneas de campo eléctrico se intersectan en algún punto definido.
2) La tangente Geométrica en cualquier punto a una línea de campo eléctrico indica la dirección del vector campo eléctrico E en dicho punto.
3) El campo eléctrico se manifiesta al producir una fuerza sobre una carga eléctrica colocada en dicha región de campo.
4) La fuerza eléctrica sobre una carga de prueba, que se mueve sobre una superficie equipotencial, es cero.
5) Las superficies equipotenciales debidas a una carga puntual son superficies esféricas con centro en la carga.
6) El campo eléctrico es perpendicular a toda superficie equipotencial.
A) 1
B) 3
C) 4
D) 2
E) 6
Rpta. : "C"
PROBLEMA 23 :
Se tiene un objeto conductor neutro que contiene una cavidad esférica en cuyo centro se encuentra una carga q.
De los siguientes enunciados:
I) Se induce una carga q en la superficie interna del conductor.
II) Se crea un campo eléctrico diferente de cero en el interior del conductor.
III) En la superficie exterior hay una carga q.
IV) La carga total en el conductor es cero.
¿Cuáles son correctas?
A) I, II y III
B) III y IV
C) I y III
D) I, II y IV
E) II y IV
Rpta. : "B"
Sabemos que los cuerpos electrizados interactúan atrayéndose o repeliéndose estando separados.
¿Cómo se puede explicar este hecho?, se le preguntaba a varios científicos, los cuales plantearemos que:
☛ La interacción de cuerpos se da sin la participación de un intermediario, por ello la denominaron acción a distancia. Partidarios y defensores de tal proposición fueron Coulomb y Ampere.
☛ La interacción de los cuerpos electrizados se tiene que llevar a cabo por un intermediario, por ello la interacción de los cuerpos electrizados fue denominada acción próxima, un partidario y defensor de tal planteamiento fue Michael Faraday, el cual, en base a muchos experimentos estaba convencido, que a los cuerpos o partículas electrizadas les rodea un medio material (no sustancial) que les permite actuar sobre los demás cuerpos electrizados, Faraday a tal medio lo denominó campo eléctrico.
☛ Por la descripción anterior al campo eléctrico se le considera agente transmisor de las acciones entre cuerpos electrizados.
☛ Para advertir la presencia de un campo eléctrico en cierta región del espacio se coloca una partícula electrizada positivamente (carga de prueba), si experimenta una repulsión o atracción, entonces en dicha región se ha establecido un campo eléctrico.
JAULA DE FARADAY
Si en el interior de un conductor existieran cargas eléctricas libres, éstas serían arrastradas por el campo eléctrico en dirección perpendicular a las superficies equipotenciales, hasta alcanzar la superficie exterior del conductor.
Por tanto, en un conductor en equilibrio, las cargas eléctricas libres no pueden existir más que en la superficie.
Por otra parte, si en el interior de un conductor hueco no existe ninguna carga, dentro de dicho conductor el potencial correspondiente será constantemente igual al correspondiente a su superficie, y el campo eléctrico nulo.
En consecuencia, bastará rodear un cuerpo con una pantalla metálica unida a tierra para que el campo en el interior sea nulo, por muy intensos que sean los campos eléctricos exteriores.
De esta forma los aparatos eléctricos para medidas de precisión pueden ser protegidos contra cualquier perturbación eléctrica externa rodeándolos con una red de conductores, en forma de malla, no necesariamente muy tupida.
Es fácil constatar que para recibir una emisión de radio en el interior de un vehículo, cuya carrocería es metálica, hace falta una antena exterior.