Relación de Ejercicios resueltos de Selectividad Campo Eléctrico

Teoría / Cuestiones Clave:

  1. Ley de Coulomb
  2. Campo eléctrico.
  3. Enfoque Energético. Energía Potencial y Potencial Eléctrico.
  4. Representación gráfica del Campo Eléctrico.
  5. Analogías y Diferencias entre Campo Gravitatorio y Campo Electrostático.
  6. Resumen y Claves del tema.

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O-1 (Olimpiada de física Málaga-18)

Un electrón se mueve con una velocidad Inicial de 4• 106 m/s dentro del campo eléctrico uniforme creado por dos placas planas paralelas y cargadas positiva y negativamente cada una. La distancia entre las placas es de 1 cm y su longitud de 2 cm. La dirección del campo eléctrico es vertical hacia abajo y es cero excepto en el espacio entre las placas. El electrón entra en el campo eléctrico equidistante de ambas placas y velocidad paralela a las placas. (a) Si el electrón sale rozando la placa superior al salir del campo, encontrar la magnitud de dicho campo eléctrico- (b) Si en lugar de un electrón, la partícula que entra en el campo eléctrico es un protón (con la misma velocidad inicial), ¿tocará el protón alguna de las placas?

Datos: e = 1,602 · 10 -19 C ; m e = 9,1 · 10 -31 kg ; m p = 1,67 · 10 -27 kg

Sol:    a) 2272 N/C     b) No toca

O-2 (Olimpiada de física Málaga-17)

Un doble péndulo electrostático consta de dos pequeñas esferas metálicas de 10 mg de masa y cargadas con idéntica carga eléctrica Q. Ambas esferas están unidas por hilos de masa despreciable y longitud L=10 cm, con sus extremos unidos a un soporte vertical ZZ’ (ver figura). El conjunto mantiene una posición de equilibrio cuando los hilos forman entre sí un ángulo 0=60°.

(a) Determinar el valor de la carga eléctrica que posee cada una de las esferas.

Partiendo de la situación anterior, se hace girar el doble péndulo, respecto del vertical ZZ’, con una velocidad angular ω

b) Determinar la velocidad angular ω para que los hilos formen entre sí un ángulo θ=90°.

Datos: K=9.109 mN 2 C-2; g=9,8 m/s2

 

O-3 (Olimpiada Málaga-19)

Cinco cargas puntuales positivas +Q están equidistantes sobre el arco de una semicircunferencia de radio R, como se indica en la figura. Se sitúa una carga negativa -q en el centro de curvatura del arco.

a) Determine la fuerza total sobre la carga –q debido a los cinco cargas +Q.

b) Determine el potencial eléctrico en el centro de curvatura si se retira la carga –q.

1–

Dos cargas q 1 = – 2 · 10 – 8 C y q 2 = 5 · 10 – 8 C están fijas en los puntos x 1 = – 0,3 m. y x 2 = 0,3 m del eje OX, respectivamente.

a) Dibuje las fuerzas que actúan sobre cada carga y determine su valor.

b) Calcule el valor de la energía potencial del sistema formado por las dos cargas y haga una representación aproximada de la energía potencial del sistema en función de la distancia entre las cargas.

K = 9 · 10 9 N m 2 C – 2

Sol:     a) 2,5 . 10 -5 N      b) -1,5 . 10 -5

2–

Dos partículas de 10 g se encuentran suspendidas por dos hilos de 30 cm desde un mismo punto. Si se les suministra a ambas partículas la misma carga, se separan de modo que los hilos forman entre sí un ángulo de 60º.

a) Dibuje en un diagrama las fuerzas que actúan sobre las partículas y analice la energía del sistema en esa situación.

b) Calcule el valor de la carga que se suministra a cada partícula.

K = 9 · 10 9 N m 2 C – 2 ; g = 10 m s – 2

Sol:  b) 7,54 . 10 -7 C

3–

El campo eléctrico en un punto P, creado por una carga q situada en el origen, es de 2000 N C – 1 y el potencial eléctrico en P es de 6000 V.

a) Determine el valor de q y la distancia del punto P al origen.

b) Calcule el trabajo realizado al desplazar otra carga Q = 1,2 · 10 – 6 C desde el punto (3, 0) m al punto (0, 3) m. Explique por qué no hay que especificar la trayectoria seguida.

K = 9 · 10 9 N m 2 C – 2

Sol: a) 2 . 10 -6 C ; 3m   b) 0 J 

4–

Dos cargas eléctricas puntuales, positivas e iguales están situadas en los puntos A y B de una recta horizontal. Conteste razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Puede ser nulo el potencial en algún punto del espacio que rodea a ambas cargas? ¿Y el campo eléctrico?

b) Si separamos las cargas a una distancia doble de la inicial, ¿se reduce a la mitad la energía potencial del sistema?

Sol: a) No ; Sí  b) Sí

6–

a) Una partícula cargada negativamente pasa de un punto A, cuyo potencial es VA, a otro B, cuyo potencial es VB > VA. Razone si la partícula gana o pierde energía potencial.

b) Los puntos C y D pertenecen a una misma superficie equipotencial. ¿Se realiza trabajo al trasladar una carga (positiva o negativa) desde C a D? Justifique la respuesta.

Sol : a) Pierde     ; b) No

7–