5/19/2018 Actividades Campo Electrico

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CAMPO ELCTRICO

II. Electricidad esttica. Modelo de cargas

Desde la antigedad se conocen los fenmenos relacionados con la electrizacin por frotamiento.

A.1Tratad de electrizar por frotamiento todo tipo de objetos disponibles, como, por ejemplo, reglas,

bolgrafos, cabellos, tijeras, llaves, globos.

A.2 Familiarizacin con algunos instrumentos sencillos, adecuados para la deteccin de pequeas

fuerzas elctricas !pndulo elctrico, versorio " electroscopio#.

A.3$tilizacin de los instrumentos anteriores " los materiales disponibles para comprobar los siguientes

%ec%os& a# 'os objetos normalmente no manifiestan propiedades elctricas, pero se electrizan al

frotarlos. b# (bjetos idnticos frotados de la misma manera se ejercen siempre fuerzas repulsivas. c#

Tambin e)isten fuerzas atractivas entre cuerpos electrizados !por ejemplo, entre el vidrio " el pl*stico#.

d# $n objeto cargado " otro neutro se atraen.

A.4+)plicacin, a partir del conocimiento que se posee de la estructura interna de la materia, de los

%ec%os anteriores. 'ectura posterior de los apuntes disponibles en la eb sobre el modelo de cargas.

II. Ley de Coulo!

A."-lantead de qu factores %a de depender la fuerza electrost*tica entre dos objetos cargados que se

puedan considerar puntuales. continuacin, e)presin formal de la le" de /oulomb.

A.#!+jercicio de selectividad en 0112# $na carga de 34/ est* localizada en el origen de coordenadas5

una segunda carga de 6/ est* localizada a 01cm de la primera, sobre el eje (7 positivo, " una tercera

carga 8 est* situada a 40cm de la primera tambin sobre el eje (7 positivo. 'a fuerza total que act9a

sobre la carga de 6/ es de 201: en la direccin positiva del eje (7. Determinad el valor de la carga8.

A.$/omparacin, teniendo en cuenta los valores de ; "

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A.(Deduccin de la e)presin del campo elctrico generado por una carga puntual.

A.1)!+jercicio de selectividad en 2BBB# Dos cargas puntuales, q 2E0/ " q0E34/ est*n fijas a una

distancia de 61cm. (btened el campo elctrico en el punto medio del segmento que las une.

A.11Dibujo de las lneas del campo elctrico creado por& a# $na carga puntual positiva. b# $na carga

puntual negativa. c# Dos cargas puntuales separadas una cierta distancia. d# $n condensador !formado

por dos placas conductoras cargadas con cargas de igual magnitud " signo contrario#. elacin entre la

densidad de lneas de fuerza " la intensidad del campo.

A.12$tilizacin de animacionesModellus, diseadas

por del Departamento, para reproducir el proceso de

representacin del campo electrost*tico creado por

una carga puntual " por sistema doble de dos cargas

puntuales.

I*. Mo+iie,to de %art-culas e, ca%os el&ctricos. A%licacio,es

A.13 Ganipulacin de animaciones Modellus,

elaboradas por en el Departamento con objeto de

familiarizarse con el movimiento de partculas

cargadas& a# +n un campo elctrico uniforme,

como el creado entre las placas de un condensador

plano. b# +n un campo elctrico radial, como ocurre en la dispersin de partculas cargadas

positivamente por n9cleos, tambin positivos

A.14$n electrn penetra en una regin donde e)iste un campo elctrico uniforme. epresentad el

movimiento del electrn, obtened la aceleracin " escribid las ecuaciones del movimiento en los casos a#

" b# !voE106

m/s5 EE200N/C5 qeE1.610-19

C5 meE9.110-31

Kg#

a !

A.1" +studio !usando los

apuntes disponibles en la eb del

Departamento# de las siguientes aplicaciones tecnolgicas del movimiento de electrones en campos

elctricos& tubo de ra"os catdicos " el acelerador lineal de partculas.

A.1#!+jercicio de selectividad en 0110# +n un acelerador lineal de partculas e)iste un campo elctrico

uniforme de intensidad 20N/C, a lo largo de 50m. H8u energa adquiere un electrn partiendo del

E E

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reposo a lo largo de este recorridoI !qeE1.610-19C; meE9.110-31Kg#

*. /lu0o el&ctrico. Teorea de auss

Je define el flujo elctrico +a travs de una superficie J como una magnitud indicativa del n9mero

neto de lneas de fuerza que entran o salen atravesando esa superficie.

A.1$+n la figura adjunta se representan lneas de fuerza de un campo elctrico uniforme.

a# Dibujad dos superficies iguales de manera que el flujo que las atraviesa sea m*)imo en

una " nulo en la otra. b# Definid una magnitud que calcule el flujo por una superficie de

inclinacin arbitraria. c# Juponed que la intensidad del campo es 104N/C " sea una

superficie plana de 25cm2inclinada 60respecto del campo. /alculad el flujo elctrico que la atraviesa.

d# ;eneralizad la e)presin del flujo para el caso de una superficie no plana.

A.1'Dibujad una carga puntual " las lneas del campo elctrico que produce. odead a la carga de

superficies cerradas de diversos tipos. H8u puede decirse del valor flujo a travs de todas estas

superficiesI

A.1(plicacin de la le" de /oulomb para calcular el flujo que atraviesa cualquiera de las superficies de

la actividad anterior. ;eneralizacin de la e)presin obtenida !Teorema de ;auss#

A.2)/onsiderad un conductor esfrico cargado " aislado. Decid dnde se sit9a " cmo se distribu"e sucarga " dibujad las lneas del campo elctrico que produce. H/mo se distribu"en las cargas si el

conductor es ac%atado, en lugar de elctricoI

%ora usaremos el teorema de ;auss para calcular el campo elctrico producido por cargas no

puntuales.

A.21$so del teorema de ;auss para %allar el campo producido por& a# $na esfera cargada. b# $na

superficie plana de superficie infinita " cargada.

A.22Deduccin del campo producido por un %ilo conductor cargado rectilneo e indefinido.

*I. Estudio e,erg&tico del ca%o el&ctrico

A.23(btencin, por analoga con el estudio "a realizado del campo gravitatorio, de la e)presin de la

energa potencial elctrica de dos cargas, del potencial elctrico creado por una carga " de la relacin

entre el trabajo elctrico " el potencial.

A.24Dibujo de superficies equipotenciales " lneas del campo elctrico& a# /readoopor una carga

puntual. b# +ntre las placas de un condensador.

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A.2" $tilizacin de animaciones Modellus del

departamento, para reforzar los conceptos de

energa potencial de un sistema de dos cargas "

potencial elctrico producido por una carga.

A.2"!+jercicio de selectividad# $n dipolo elctrico est* formado por dos cargas puntuales de 2C"

32C, distantes entre s 6cm. /alculad el campo " el potencial elctrico& a# +n un punto de la mediatriz

del segmento que las une, distante 5cmde cada carga. b# +n un punto situado en la prolongacin del

segmento que las une " a 2cmde la carga positiva.

A.2#!+jercicio de selectividad en 2BB0# Dos cargas q1E10-8C" q2E-210-8Cest*n fijas a 2muna de

otra. a# Determinad en qu punto se anula la intensidad del campo elctrico creado por estas cargas. b#

/alculad el potencial elctrico en ese punto.

A.2$!+jercicio de selectividad en 2BBK# Dos cargas puntuales fijas de magnitudes q1E2010-9C" q2E-

1210-9C distan 5cm. Jobre el segmento que las une, a 2cm de la carga negativa, se abandona sin

velocidad inicial un electrn. H/u*l ser* la velocidad del electrn cuando se encuentre a 1cmde la carga

positivaI !qe -1.610-19C! meE9.110-31Kg; "oE8.8410-12#$#.

A.2'!+jercicio de selectividad en 2BB?# Je sit9an tres cargas elctricas q1E0!1C, q2E-0!4C" q3E0.2C

respectivamente en los puntos !1,1,1#, L!1,6,1# " /!1,6,4# /alculad el trabajo necesario para llevar

una carga unitaria desde el infinito %asta el punto -!1,1,4# Decid si es una transformacin espont*nea o

forzada.

A.2( !+jercicio de selectividad en 2BBB " 011K# Jea un campo elctrico EE500i:/. Je pide& a#

Cndicad cmo son las superficies equipotenciales de este campo b# /alculad el trabajo que realiza el

campo elctrico para trasladar una carga de 2Cdesde el punto - !0,4,1#mal punto 8 !>,K,1#m. c#

/alculad la distancia entre las superficies equipotenciales %110%" %2E20%.

POILE AMPLIACI5

+studio de los procesos de carga " descarga del condensador.