Departamento de Fısica, UTFSM Fısica General II / Prof: A. Brunel.

FISICA GENERAL II

2do Semestre 2010

GUIA 3 - Modulo 3 y algo mas..

I. Preguntas Conceptuales

Responda usando argumentos tecnicos las siguientes preguntas. Apoyese en graficos y ecuacionessegun corresponda. Sea preciso y claro en sus respuestas. Ver capıtulo 30 del libro1

a) ¿Cual es la diferencia entre potencial electrico y energıa potencial electrica?

b) Una carga negativa se mueve en la direccion de un campo electrico uniforme. ¿la energıapotencial de la carga se incrementa o disminuye?

c) Una campo electrico uniforme es paralelo al eje x. ¿En que direccion se puede desplazar unacarga electrica sin tener que realizar ningun trabajo externo sobre la carga para moverla?

d) Explique porque, bajo condiciones de equilibrio estatico, todos los puntos sobre un conductordeben estar al mismo potencial.

e) ¿Como cambia la diferencia de potencial entre dos puntos A y B, cuando se cambia el puntode referencia?

II. Problemas

1. En la Figura se muestra una varilla cargadapositivamente (de forma uniforme). Desdeel punto W se libera (desde reposo) unapartıcula de masa M = 1, 5·10−7[kg] y car-ga q = 2·10−6[C]. Se observa que su rapidezal pasar por el punto X es 40[m/s]. No hayactuacion de agentes externos. La diferen-cia V (X) − V (W ) del potencial electrico,es:

2. La Figura representa las lıneas de campoy superficies equipotenciales de un sistemade cargas que genera un campo electricouniforme de magnitud E0. Si la distanciaentre los puntos D y F es 20[cm] ¿Cual esla magnitud de campo E0?

3. Tres cargas fijas ”fuentes”q1, q2 y q3, cuyosvalores estan mostrados en la figura, estanubicadas en los puntos T1, T2 y T3, comomuestra la Figura a.

Datos: Q = 4[C] y a = 2[m]

a) Una carga de prueba q0, con masa m,es puesta en reposo en el punto P in-dicado en la Figura a. Las tres cargasfuentes quedan clavadas (fijas). Luego

1Haliday, Resnick and Krane, volumen 2 cuarta edicion. Y/O los capıtulos correspondientes de cualquiera de los otroslibros de consulta.

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de un largo tiempo ¿Cual es aproxima-damente la magnitud de la velocidadde la carga de prueba?Dato: q0

m = −√

2 · 10−9[C/kg]

b) Un agente externo cambia la configu-racion de la Figura a, moviendo lenta-mente las cargas q2 y q3, a las posicio-nes T4 y T5, como muestra la Figurab. ¿Cual es el trabajo que debe realizarel agente externo?

4. Dos cargas electricas positivas puntuales deigual magnitud, estan ubicadas sobre el ejey como muestra la figura. Las posicionesde un punto P sobre el eje x, tal que elpotencial electrico creado por estas cargas,en esos puntos, es la mitad del potencialelectrico en el origen, son:

5. Tres placas de material aislante (A, B yC) muy delgadas (despreciar su espesor)estan dispuestas como muestra la Figura.Sus densidades de carga son las mostradasen la figura.

a) Sı, un electron se deja en reposo en elpunto 1 (justo fuera de la placa A),¿Cual debe ser la relacion entre las dis-tancias d1 y d2, para que llegue con ve-locidad nula al punto 3?Hint: Asuma que el electron puede atravesar todas

las superficies sin resistencia alguna.

b) Sı, las placas A y C, son cambiadas porplacas conductoras de carga neta cero.¿Cual sera el la magnitud del campoelectrico en el punto 2?

6. Una bola (esfera llena) conductora, de ra-dio a = 2 m, esta cargada con cargaQa = −4 C. Esta carga esta rodeada poruna lamina esferica (cascaron muy delga-do) conductora, de radio b = 4 m y decarga Qb = +6C. El origen del sistema decoordenadas se pone en el centro de la bola.

Datos: a = 2 m; b = 4 m; Qa = −4 C; Qb =+6C. Use: k ≡ 1/(4πε0) = 9 · 109Nm2/C2.

a) Por simetrıa esferica, ~E(~r) = E⊥(r) r.Determine E⊥(r) para todo r en el es-pacio.

b) El potencial electrico V (r) en el sec-tor a ≤ r ≤ b es [usando la convencionV (r =∞) = 0]

c) El potencial electrico V (r) en el sec-tor r ≤ a es [usando la convencionV (r =∞) = 0]

d) Se conecta la bola a la Tierra. La nue-va carga Q′a de la bola es (en unidadesde C)

7. Una bola esferica de material aislante deradio R tiene una carga neta Q, distribui-da uniformemente en el sentido radial, conuna densidad de carga ρ = ρ0[1− ( r

R )2]. Labola esta rodeada por un cascaron esfericoconductor (concentrico con la bola) de ra-dio interno 2R y externo 3R y carga netaQ.

a) Determine el campo electrico ~E(r), pa-ra r ≤ R.

b) La diferencia de potencial entre lospuntos Q (rQ = 2, 5R) y S (rS = 5R)indicados en la figura2, es:

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