Hoja de trabajo de problemas de campo eléctrico
Contenido
A veces una pregunta de examen está diseñada para darte un triángulo de fuerzas sencillo que puedes resolver mentalmente, pero normalmente el triángulo de fuerzas no es tan fácil. Aquí tienes un método general para resolver cualquier triángulo basado en la Ley de los Cosenos y la Ley de los Senos.
Si intentas encontrar la magnitud y la dirección del vector de fuerza en un solo paso utilizando una forma vectorial de la Ley de Coulomb con cargas con signo y notación vectorial, casi siempre lo estropearás. Es muy difícil hacerlo bien. Utiliza el proceso de 3 pasos.
Las cargas actúan unas sobre otras por pares. La presencia de la tercera carga no interactúa ni interfiere en el cálculo de la fuerza por pares. Si tienes q0-q1-q2 en una línea recta y quieres saber la fuerza sobre q1… calcula la fuerza de Coulomb para q0-q1 y súmala a la fuerza de q1-q2. Para la fuerza sobre q3 calcula q0-q3 más q1-q3. La dirección de cada fuerza se encuentra simplemente mirando el signo de cada carga. (No intentes incluir la dirección de la fuerza en el álgebra de Coulomb, es demasiado difícil de acertar. Hazlo simplemente por inspección).
Problemas de carga puntual en física
3. Un excéntrico inventor intenta levitar colocando primero una gran carga negativa sobre sí mismo y luego colocando una gran carga positiva en el techo de su taller. Sin embargo, al intentar colocarse una gran carga negativa, su ropa sale volando. Explica.
4. Si has cargado un electroscopio por contacto con un objeto cargado positivamente, describe cómo podrías utilizarlo para determinar la carga de otros objetos. Concretamente, ¿qué harían las hojas del electroscopio si se acercan a su pomo otros objetos cargados?
5. Cuando se frota una varilla de vidrio con seda, ésta se vuelve positiva y la seda se vuelve negativa, pero ambas atraen el polvo. ¿Tiene el polvo un tercer tipo de carga que es atraída tanto por la positiva como por la negativa? Explica.
9. La figura muestra la distribución de cargas en una molécula de agua, que se denomina molécula polar porque tiene una separación inherente de cargas. Dado el carácter polar del agua, explique qué efecto tiene la humedad en la eliminación del exceso de carga de los objetos.
Ejercicios de campo eléctrico y soluciones
Los experimentos con cargas eléctricas han demostrado que si dos objetos tienen cada uno una carga eléctrica, entonces ejercen una fuerza eléctrica el uno sobre el otro. La magnitud de la fuerza es linealmente proporcional a la carga neta de cada objeto e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. (Curiosamente, la fuerza no depende de la masa de los objetos). La dirección del vector de fuerza es a lo largo de la línea imaginaria que une los dos objetos y está dictada por los signos de las cargas implicadas.
La fuerza eléctrica sobre una de las cargas es proporcional a la magnitud de su propia carga y a la magnitud de la otra carga, y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas:
Esta proporcionalidad se convierte en una igualdad con la introducción de una constante de proporcionalidad. Por razones que se aclararán en un capítulo posterior, la constante de proporcionalidad que utilizamos es en realidad un conjunto de constantes. (En breve hablaremos de esta constante).
Utilizamos signos de valor absoluto alrededor del producto porque una de las cargas puede ser negativa, pero la magnitud de la fuerza es siempre positiva. La dirección del vector fuerza depende del signo de las cargas. Si las cargas son iguales, la fuerza apunta lejos de la otra carga. Si las cargas tienen signos diferentes, la fuerza apunta hacia la otra carga ((Figura)).
Problemas de carga eléctrica con soluciones pdf
Muchos estudiantes de primer año tienen algún conocimiento de las propiedades de la carga y han estudiado los vectores en las matemáticas de la escuela secundaria. El uso de una herramienta matemática (por ejemplo, un vector) para describir una cantidad física (por ejemplo, la fuerza eléctrica) puede ser nuevo para algunos, y por lo tanto es el enfoque pedagógico de este módulo. Los ejemplos resueltos paso a paso que demuestran cómo se puede aplicar la ley fundamental para resolver problemas ayudarán a los estudiantes a desarrollar el pensamiento crítico y la capacidad de análisis en la resolución de problemas. Las preguntas de opción múltiple (MCQ) están destinadas a la evaluación autoformativa para medir la comprensión conceptual de los materiales cubiertos en el módulo. Las respuestas dadas en las MCQ reforzarán los conceptos clave relevantes.
Este módulo consta de una secuencia de 3 vídeos con 2 ejemplos resueltos paso a paso y 10 preguntas de autoevaluación. Se espera que el instructor del curso, complemente el módulo con preguntas adicionales y posiblemente un ejercicio de laboratorio.
Por favor, tenga en cuenta que esta vista previa está pensada únicamente para fines de exploración. Si desea utilizar este módulo interactivo en uno de sus cursos, para garantizar la reproducción y el seguimiento, debe cargar el paquete SCORM (descargable a continuación) en el sistema de gestión del aprendizaje de su institución (por ejemplo, Blackboard, D2L, Moodle, etc.).
