Simulación de la ley de Phet Coulomb
Contenido
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. En cambio, al intentar colocar una gran carga negativa sobre sí mismo, 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. En concreto, ¿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.
Intensidad del campo eléctrico entre dos cargas
La fuerza electrostática sobre una pequeña esfera de carga 0,4 μC debida a otra pequeña esfera de carga – 0,8 μC en el aire es de 0,2 N. (a) ¿Cuál es la distancia entre las dos esferas? (b) ¿Cuál es la fuerza sobre la segunda esfera debida a la primera?
Un sistema tiene dos cargas qA = 2,5 × 10-7 C y qB = -2,5 × 10-7 C situadas en los puntos A: (0, 0, – 15 cm) y B: (0, 0, + 15 cm), respectivamente. ¿Cuáles son la carga total y el momento dipolar eléctrico del sistema?
Una esfera conductora de radio 10 cm tiene una carga desconocida. Si el campo eléctrico a 20 cm del centro de la esfera es de 1,5 × 103 N/C y apunta radialmente hacia dentro, ¿cuál es la carga neta de la esfera?
Obtén la fórmula del campo eléctrico debido a un cable largo y delgado de densidad de carga lineal uniforme λ sin utilizar la ley de Gauss. [Sugerencia: utilice directamente la ley de Coulomb y evalúe la integral necesaria].
Potencial de una carga puntual
Puede que conozcas a alguien que tenga una personalidad eléctrica, lo que suele significar que otras personas se sienten atraídas por esta persona. Este dicho se basa en la carga eléctrica, que es una propiedad de la materia que hace que los objetos se atraigan o se repelan. La carga eléctrica se presenta en dos variedades, que llamamos positiva y negativa. Las cargas similares se repelen y las cargas diferentes se atraen. Así, dos cargas positivas se repelen, al igual que dos cargas negativas. ¿Cómo sabemos que hay dos tipos de carga eléctrica? Cuando se frotan varios materiales de forma controlada, ciertas combinaciones de materiales siempre dan como resultado una carga neta de un tipo en un material y una carga neta del tipo opuesto en el otro material. Por convención, llamamos a un tipo de carga positiva y al otro negativa. Por ejemplo, cuando se frota el vidrio con la seda, el vidrio se carga positivamente y la seda negativamente. Como el vidrio y la seda tienen cargas opuestas, se atraen como la ropa que se ha frotado en una secadora. Dos varillas de vidrio frotadas con seda de esta manera se repelen, porque cada varilla tiene carga positiva. Del mismo modo, dos paños de seda frotados de esta manera se repelen, porque ambos paños tienen carga negativa. La figura 18.2 muestra cómo se pueden utilizar estos materiales sencillos para explorar la naturaleza de la fuerza entre cargas.
Aceleración de electrones en el campo eléctrico
3. Un peine con -2,0 C de carga se encuentra a 0,15 m a la izquierda de un cabello con 3,0 C de carga.Determine la fuerza que ejerce el cabello sobre el peine.Solución)(4.SoluciónPhy201-Ch23- Carga eléctrica y campo eléctricoPágina 2
5. (a) La figura (a) muestra dos partículas con carga positiva fijadas en un eje x-. Las cargas sonq1=1,60 x 10-19 C y q2=3,20 X 10 -19 C, y la separación de las partículas es R = 0,0200 m. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza electrostática F12 sobre la partícula 1 desde la partícula 2? Solución(b) La figura (c) es idéntica a la Fig. (a) excepto que la partícula 3 se encuentra ahora en el eje x entre las partículas 1 y 2. La partícula 3 tiene carga q3 = -3,20 x 10-19 C y está a una distancia de 3/4R de la partícula l. ¿Cuál es la fuerza electrostática neta F1,net sobre la partícula 1 debida a las partículas 2 y 3? SoluciónPhy201-Ch23- Carga eléctrica y campo eléctricoPágina 3
(c) La figura (e) es idéntica a la Fig. (a) excepto que ahora se incluye la partícula 4. Tiene una carga q4= -3. Tiene una carga q4= -3,20 x 10-19C, está a una distancia de 3/4R de la partícula 1, y se encuentra en una línea que forma un ángulo = 60o con el eje x. ¿Cuál es la fuerza electrostática neta F1,net sobre la partícula 1 debida a las partículas 2 y 4?
