UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA INGENIERÍA DE MINASFACULTAD DE INGENIERÍA FÍSICA III – Ciclo Académico 2015-I

PRACTICA DOMICILIARIA Nº 01TEMA.- Eletrostática - Distribución Discontinua de Carga Eléctrica

1. Hacer un estudio de las fuerzas eléctrica y gravitacional, entre las siguientes partículas: a) dos electrones, b) dos protones, c) dos partículas alfa (1).

2. En los vértices de un triángulo equilátero se ubican cargas eléctricas iguales +Q; calcular: a) la fuerza neta que experimenta cada una de las cargas eléctricas respectivas, b) la fuerza neta que experimenta una carga “-q” ubicada en el centro de dicha configuración, c) el campo eléctrico y el potencial eléctrico en el centro del triángulo de la configuración, d) la energía potencial eléctrica de la configuración.

3. En los vértices de un cuadrado se colocan cargas eléctricas iguales a +Q; calcular: a) la fuerza eléctrica neta que experimenta cada una de las carga eléctricas ubicadas en los vértices respectivos, b) el campo eléctrico y el potencial eléctrico en el centro de la configuración, c) la energía potencial eléctrica de la configuración.

4. Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas eléctricas del mismo valor “q” y de signos opuestos y separadas por una distancia “d”. Demostrar que: a) el campo eléctrico en cualquier punto de la recta bisectriz a la distancia que separa las cargas tiene dirección perpendicular a dicha recta, b) demostrar que el campo eléctrico en cualquier punto sobre la línea que une las cargas tiene la misma dirección de dicha línea.

5. Una carga puntual q1 = -4.0 nC ubicada en el (0.6; 0.8)m, y una segunda carga puntual q2 = +6.0 nC ubicada en el (0.6; 0.0)m. Calcule la magnitud y dirección del campo eléctrico neto en el origen cartesiano debido a estas dos cargas puntuales.

6. Realizar un estudio del movimiento de una carga eléctrica que es lanzada con una velocidad inicial (Vo) perpendicular a un campo eléctrico uniforme generado por dos placas planas y paralelas de diferentes cargas eléctricas. [Sugerencia: consultar texto de M. Alonso y E. Finn, Vol. II].

7. Se lanza un protón (e+) en un campo eléctrico uniforme que apunta verticalmente hacia arriba y de intensidad E. La velocidad inicial del protón tiene una magnitud vo y está dirigida formando un ángulo α debajo de la horizontal. a) halle la distancia máxima hmáx que el protón desciende verticalmente por debajo de su elevación inicial (desprecie los efectos gravitacionales), b) estimar la distancia horizontal “d” en la cual el protón regresa a su elevación inicial, c) hacer un trazo de la trayectoria seguida por la partícula, d) calcular los valores de hmáx y “d” para los valores: E = 500 N/C, vo = 6,0x105 m/s y α = 22º.

8. Hacer una descripción (textual y gráfica) y explicar su funcionamiento e importancia (aplicaciones) de las máquinas aceleradoras de partículas: a) Van de Graff, b) Betatrón.

9. a) Calcular el momento dipolar eléctrico de una molécula de agua. Sabiendo que dicha molécula de agua está orientada con su momento dipolar formando un ángulo de 90º con respecto al campo eléctrico cuya magnitud es de 2,5x104 N/C; b) calcular: ¿cuál es el momento de torsión sobre la molécula?.

10. Se tiene cargas eléctricas ubicadas en los vértices del triángulo isósceles, las cargas de ± 5.00 µC forman un dipolo. A) Hallar la fuerza que la carga de -10.00 µC ejerce sobre el dipolo, b) Con respecto a un eje perpendicular a la recta que une las cargas ± 5.00 µC en el punto medio de esta recta, halle el momento de torsión (magnitud y dirección) que ejerce sobre el dipolo la carga de -10.00 µC. [Fig. Nº 01].

11. Se colocan dos cargas eléctricas como se muestra, la magnitud de q1 es de 3.0 µC, pero se desconocen su signo y el valor de la carga q2. La dirección del campo eléctrico neto en el punto P es enteramente en la dirección “y” negativa. a) Considerando lo diferentes signos de q1y q2, hay cuatro diagramas que podrían representar los campos eléctricos y respectivos, dibuje las configuraciones posibles de dichos campos; b) Según lo resuelto en el inciso anterior, determine el signo de las cargas q1y q2; c) calcular la magnitud del campo eléctrico definido anteriormente. [Fig. Nº 02].

1 Una partícula Alfa (α) es el núcleo de un átomo de helio, cuya masa es 6,64x10-27 kg y de carga +2e = 3,2x10-19C.

M.Sc. Lic. Norbil H. Tejada Campos