Dos esferas, cada una con una carga de +3x10-6C, están separadas a 100 mm. ¿Se atraen o se repelen? ¿Cuál es la fuerza entre ellas?
Dos esferas pequeñas de cobre cuya masa es 0.0180 Kg, están separadas 50cm. A) ¿Cuantos electrones contiene cada esfera? (El numero atómico del cobre es 29 y su masa molar es 63.546 g/mol). B) ¿Cuantos electrones tendrían que ser removidos y agregados de una esfera a otra para que la fuerza de atracción entre ellas sea de 3x102 N.
Una carga de +4x10-6C colocada en un punto P dentro de un campo eléctrico experimenta una fuerza de F=-8x10-4N. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en ese campo?
Un electrón viaja horizontalmente a una velocidad de 3.75x106 m/s y entra a un campo eléctrico uniforme. A) Calcula la magnitud y dirección del campo eléctrico que detiene al electrón (uniformemente) en una distancia de 28mm. B) ¿Cuánto tiempo le toma al electrón detenerse? Pista: utiliza las ecuaciones cinemáticas y las leyes de Newton.
Aplicando la Ley de Gauss, demuestra que un campo fuera de una esfera sólida cargada (q=carga total sobre la esfera), a una distancia r de su centro, tiene la siguiente fórmula:
¿Cuantos electrones deberán añadirse a una esfera solida de plástico que tiene un diámetro de 0.26m para producir un campo eléctrico de 1030 N/C en la orilla de la superficie? B) Asumiendo que la carga es uniforme, ¿Cuál es el campo eléctrico a 10 cm del centro?
Una placa con carga positiva se encuentra a 0.05m más arriba que una placa con carga negativa, y el campo eléctrico tiene una intensidad de E=5x104N/C. ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico E cuando una carga de +5x10-6C se mueve desde la placa negativa hasta la placa positiva?
Calcula el potencial eléctrico que existe en un punto ubicado a 0.05m de una carga de +8x10-6C. ¿Cuál es la energía potencial de una carga de 3x10-9C que se encuentra en ese mismo punto?
Respuestas a la pregunta
SOLUCIÓN :
* q1 =q2 = +3*10-6 C
d = 100 mm* 1m /1000mm = 0.1 m
F =?
F = K*q1*q2/d2= 9*10⁹ Nm²/C²* 3*10⁻⁶ C * 3*10⁻⁶ C / ( 0.1 m )²
F = 8.1 N
* m1=m2 = 0.0180 Kg
d = 50 cm *1m/100cm = 0.5 m
A ) Cuantos electrones =?
ZCu = 29
PmCu = 63.546 g/mol
B) electrones =?
F = 3*102 N
A )
F = G *m1*m2/d²= 6.67*10⁻¹² N*m²/Kg²* 0.0180 Kg*0.0180 Kg /( 0.50 m)²
F= 8.64*10⁻¹⁵ N .
F = K*q²/d²
q = F * d²/K = 8.64*10⁻¹⁵ N * ( 0.5 m)²/ 9*10⁹ Nm²/c²
q = 2.40 *10⁻²⁵ c * 6.25 *10¹⁸ electrones / 1c = 1.5*10⁻⁶ electrones .
B) F = k * q1 * q2 / d² → q = √( F *d²/K) = √( 3*102 N * ( 0.5 m)²/9*10⁹nm²/C²
q = 9.12*10⁻⁵ C * 6.25*10¹⁸ e / 1 c = 5.70*10¹⁴ electrones .
= 5.70*10¹⁴ electrones .
* q = 4*10⁶ C
F = - 8*10⁻⁴ N
E =?
E = F/q = - 8*10⁻⁴ N/ 4*10⁶ C = -2*10⁻¹⁰ N/C
* Vo= 3.75*10⁶ m/seg
A) E =?
Vf=0
d= 28 mm= 0.028 m
B) t=?
E = F/qe = me *a /qe
Vf² = Vo²+ 2*d*a
a = - Vo²/ 2d
a = - ( 3.75*10⁶ m/seg)²/(2* 0.028 m)
a = -2.51*10¹⁴ m/seg²
E = 9.11*10⁻³¹ Kg * - 2.51*10¹⁴ m/seg²/ -1.6*10⁻¹⁹ C
E = 1429.13 N/C
B) Vf = Vo + a* t
t = - Vo/a = - 3.75*10⁶ m/seg / -2.51*10¹⁴ m/seg²
t = 1.49*10⁻⁸ seg .
* q = carga total de la esfera
Ley de gauss
distancia = r
Ley de gauss
Φe = E * S * cos α α =0 º
Φe = E* S
Φe = q/εo
área de la esfera : S = 4πR²
igualando :
q/εo = E * 4πR²
E = ( 1 /4πεo)*q/R²
* diámetro = D= 0.26 m Radio = R = 0.13 m
electrones =?
E = 1030 N/C
B)carga uniforme
E = ?
r = 10 cm * 1m /100 cm = 0.10 m
E = K*q/R²
q = E*R²/K = 1030 N* ( 0.13 m)²/ 9*10⁹ nm²/C²
q = 1.93*10⁻⁹ C * 6.25*10¹⁸ electrones / 1 C = 1.20*10¹⁰ elec.
E = 9*10⁹Nm²/C²* 1.93*10⁻⁹ C/( 0.10m)² = 1737 N/C .
* d = 0.05 m
E = 5*104 N/C
W =?
q = +5*10-6 C
V = E *d = 5*104 N/C * 0.05m = 2500 volt
V = W/q
W = q * V = 5*10-6 C * 2500 volt = 0.0125 joules.
* V=?
d = 0.05 m
q = +8*10-6 C
U =?
q2 = 3*10-9 C
V = k*q/d = 9*109 N*m²/C²* 8*10-6 C /0.05 m = 1.44*10⁶ volt
U = K * q1* q2 / d²= 9*109N*m²/C²* 8*10-6 C * 3*10-9 C / ( 0.05m)²
U = 0.0864 joules .