viernes, 1 de junio de 2012

Problemas de Física Eléctrica

1.- Problemas de Campo Eléctrico Uniforme.
1.1.- Una Lámina aislante infinita tiene una densidad superficial de carga dada por σ = 5x 10-6 C/m y descansa sobre el plano Z-Y, una carga q= -2 uC está ubicada a 1 m del origen. ¿ En qué puntos sobre el eje X es el campo eléctrico nulo ?
Solución: X=1,25 m de la lámina.

1.2.- Una línea infinita de carga tiene una carga por unidad de longitud (λ) de 2 uC/m. Determina la fuerza ejercida (magnitud y dirección) sobre una carga de 10 uC alejada 10 cm de la línea. 
Solución: Magnitud = 3,6 N, Dirección: Perpendicular a la línea. Se aleja de ella.

1.3.- Resuelve el problema anterior (1.2) si la carga está distribuida en un plano infinito que posee una densidad superficial de carga σ = - 50 uC/m2.
 Solución: Magnitud = 28,3 N, Dirección: Perpendicular a la línea. Se acerca a ella.
1.4.- Una lámina aislante muy grande tiene una densidad superficial de carga negativa de -2 uC/m2. Se deja en libertad un protón a una distancia de 1m de la lámina. ¿ En cuánto tiempo el protón alcanza la lámina ?.
Solución: 4,26 x 10-7s

2.- Problemas de Flujo Eléctrico.
2.1.- Un campo eléctrico uniforme, cuya expresión vectorial es E=2500 i N/C, atraviesa perpendicularmente una superficie rectangular plana de lados 20 cm y 10 cm.  
a).- ¿ Cuál es el flujo a través de la superficie ?.  
b).- Si la superficie se inclina un ángulo de 30° con respecto a las líneas de flujo, ¿ Cuál es el valor del flujo bajo esta nueva condición ?.
Solución:  a) 50 Nm2/C   b) 43,3 Nm2/C


2.2.- Determina el flujo eléctrico a través de:
a).-  La superficie rectangular de la izquierda.
b).- La superficie triangular .
c).- La Superficie rectangular inclinada.
d).- La superficie total de la cuña.
Solución:  a).- Ø=5.000 Nm2/C   b).- Ø = 0  c).- Ø=5.000 Nm2/C   d).- Ø = 0

Razonamiento teórico:
2.3.- Explica cómo se puede calcular el flujo total sobre  una superficie curva que encierra una carga q.
2.4.- ¿ Qué es una superficie gaussiana ?


3.- Problemas de Potencial eléctrico.
3.1.- Determina el trabajo necesario para trasladar la carga de 3uC desde el vértice A al vértice C del triángulo equilátero, siguiendo la trayectoria ABC.
b).- ¿ Cuál es el valor de ese trabajo si el traslado se realiza siguiendo la trayectoria AC ?.
c).- ¿ Qué cambio en su energía potencial experimenta la carga al pasar desde A hasta C ?.

3.2.- Para la configuración mostrada, determina el potencial en el punto P. Las distancias están en metros.

3.3.-Una lámina de dimensiones infinitas, tiene una densidad de carga dada por σ = 2 uC/m2. 
a).- ¿Cuál es la expresión vectorial del campo eléctrico?.
b).- ¿Qué valor tiene la diferencia de potencial entre los puntos A (x=0,1 m) y B(x=0,5 m) ?.
c).- ¿ Qué trabajo debe realizar un agente externo para trasladar una carga de 1uC desde B hasta A, sin aceleración ?.
d).- ¿ Cuál es el incremento en la energía potencial de esa carga al pasar desde B hasta A ?
e).- ¿ Qué trabajo realiza el campo al llevar la carga desde A hasta B ?.

Solución: a).-  E=1,13x 105 i N/C.   b).-  VAB = -0,45x 105 c).- W=0,045 J  
d).- ΔUBM = 0,045 J   e).- Wcampo = 0,045 J





3.4.- ¿Cuál es el potencial eléctrico en el centro del triangulo equilátero ?



Razonamiento teórico:
3.5.- ¿ Qué es una superficie equipotencial ? ¿Por qué son perpendiculares al campo eléctrico ?.