Actividad del potencial eléctrico
Contenido
1. (moderado) Un electrón se mueve a lo largo de un campo E. Si el K inicial para el movimiento era mayor que cero, describa los siguientes parámetros: ΔK, ΔU, ΔV, Wfield Debido a que el campo forzará al electrón en la dirección opuesta a su movimiento, ΔK disminuirá, ΔU aumentará, ΔV disminuirá (como sucede siempre que cualquier partícula sigue el campo), Wfield será negativo.
2. (moderado) Repita la pregunta nº 1 con un protón en lugar de un electrón. Como el campo forzará al protón en la misma dirección que el movimiento, ΔK aumentará, ΔU disminuirá, ΔV disminuirá (como ocurre siempre que cualquier partícula sigue al campo), Wfield será positivo.
4. (fácil) Una partícula cargada negativamente (q = -2 C) se mueve a través de una pérdida de potencial eléctrico de 2000 v. ¿Habrá una pérdida o ganancia de energía potencial eléctrica? ¿Habrá una pérdida o ganancia de energía cinética? (Nota: La fuerza eléctrica es una fuerza conservativa.)ΔV = ΔU/q -2000 = ΔU/-2ΔU = 4000 JoulesHay un aumento (ganancia) de energía potencial eléctrica.Como la fuerza es conservativa:ΔK = -ΔU = -4000 JThere hay una pérdida de energía cinética.
Cómo resolver la energía potencial eléctrica
Sabemos cuántos electrones han pasado por una resistencia, y sabemos cuánta carga tiene un solo electrón. Si convertimos el número de electrones en cantidad total de carga, podemos dividir ese número por la cantidad de tiempo en segundos para hallar la corriente.
Una estudiante está trabajando en un ejercicio de laboratorio en el que mide el potencial eléctrico (tensión) en varios puntos de un campo eléctrico. Antes de representar gráficamente las isolíneas de potencial, mide que el potencial eléctrico es de 3V en un punto del campo y de 7V en un punto situado a 3cm del primer punto. ¿Cuál es la intensidad media del campo eléctrico entre los dos puntos medidos por la estudiante?
En una región del espacio existe un campo eléctrico cuya magnitud apunta hacia el Norte. Un electrón entra en este campo viajando hacia el Norte con una velocidad inicial . Entra en el campo en el punto A, donde el potencial eléctrico es de 1,5V. Cuando se desplaza 2 cm en el campo hasta el punto B, el potencial cambia a 0V. ¿Cuál será la velocidad del electrón cuando llegue al punto B?
Problemas de potencial eléctrico y soluciones
20. Suponga que tiene un mapa de superficies equipotenciales separadas por 1,0 V. ¿Qué te dicen las distancias entre las superficies en una región concreta sobre la fuerza del \Nvec{E}\Nen esa región?
29. Considere una carga \(\displaystyle Q_1(+5,0μC)\Nfijada en un sitio con otra carga \(\displaystyle Q_2) (carga \Nde +3,0μC\), masa \Nde 6,0μg)) que se mueve en el espacio vecino. (a) Evalúe la energía potencial de \(\displaystyle Q_2\) cuando está a 4,0 cm de \(\displaystyle Q_1\). (b) Si \N(\displaystyle Q_2\) parte del reposo desde un punto situado a 4,0 cm de \N(\displaystyle Q_1\), ¿cuál será su velocidad cuando se encuentre a 8,0 cm de \N(\displaystyle Q_1\)? (Nota: \Nla pantalla Q_1\Nse mantiene fija en su lugar).
30. Dos cargas \(\displaystyle Q_1(+2,00μC)\Ny \N(\displaystyle Q_2(+2,00μC)\Nse colocan simétricamente a lo largo del eje x en \N(\displaystyle x=±3,00cm\N). Consideremos una carga \(\displaystyle Q_3\) de carga \(\displaystyle +4,00μC\) y masa 10,0 mg que se mueve a lo largo del eje y. Si \(\displaystyle Q_3\) parte del reposo en \(\displaystyle y=2,00cm\), ¿cuál es su velocidad cuando alcanza \(\displaystyle y=4,00cm\)?
Problemas de potencial eléctrico con soluciones pdf
Recordemos que anteriormente definimos el campo eléctrico como una cantidad independiente de la carga de prueba en un sistema dado, que sin embargo nos permitiría calcular la fuerza que resultaría sobre una carga de prueba arbitraria. (La suposición por defecto en ausencia de otra información es que la carga de prueba es positiva). Hemos definido brevemente un campo para la gravedad, pero la gravedad es siempre atractiva, mientras que la fuerza eléctrica puede ser atractiva o repulsiva. Por lo tanto, aunque la energía potencial es perfectamente adecuada en un sistema gravitatorio, es conveniente definir una cantidad que nos permita calcular el trabajo sobre una carga independientemente de la magnitud de la carga. Calcular el trabajo directamente puede ser difícil, ya que W=F→-d→W=F→-d→ y la dirección y la magnitud de F→F→ pueden ser complejas para múltiples cargas, para objetos de forma impar y a lo largo de trayectorias arbitrarias. Pero sabemos que como F→=qE→F→=qE→, el trabajo, y por tanto ΔU,ΔU, es proporcional a la carga de prueba q. Para tener una cantidad física que sea independiente de la carga de prueba, definimos el potencial eléctrico V (o simplemente potencial, ya que se entiende eléctrico) como la energía potencial por unidad de carga:
