Preparado por: Mtro. Jorge Eduardo Aguilar Rosas

Mayo de 2010

1

Electricidad y magnetismo Ejercicios 1

Carga eléctrica

1. Al frotar una barra de plástico con un paño de lana, aquélla adquiere una carga de –0.8 µC. ¿cuántos electrones se transfieren del paño de lana a la barra de plástico?

2. ¿Cuántos coulombs de carga positiva existen en 1.0 kg de carbono? Considera que doce gramos de carbono contienen el número de Avogadro de átomos y cada átomo posee seis protones y seis electrones.

3. En el cobre existe aproximadamente un electrón libre por cada átomo. Una moneda de cobre posee una masa de 3.0 g. ¿Qué porcentaje de la carga libre debería extraerse de la moneda

para que ésta adquiera una carga de 15.0 µC?

4. Una placa de metal está conectada a “tierra” mediante un interruptor. Cuando el interruptor está cerrado, se acerca una esfera con carga eléctrica positiva; luego, se abre el interruptor y se procede a retirar a la esfera. ¿Qué pasa con el estado eléctrico de la placa de metal?

5. Se dispone de esferas de metal inicialmente con carga nula y una barra que tiene una carga eléctrica positiva. Sin hacer contacto la barra con las esferas explica paso por paso cómo se le podría hacer para que una de las esferas quede con carga positiva. ¿Se podría hacer lo mismo si las esferas fueran de material aislante?

Ley de Coulomb

6. Tres cargas puntuales están sobre el eje X; q1 = -6.0 µC está en x = -3.0 m, q2 = 4.0 µC está

en el origen y q3 = -6.0 µC está en x = 3.0 m. Halla la fuerza eléctrica sobre q1.

7. Tres cargas, cada una de 3.0 nC, están en los vértices de un cuadrado de lado 5.0 cm. Las dos cargas en los vértices opuestos son positivas y la otra es negativa. Determina la fuerza ejercida por estas cargas sobre una cuarta carga de 3.0 nC situada en el vértice restante.

8. En el cobre existe aproximadamente un electrón libre por cada átomo. Una moneda de cobre

posee una masa de 3.0 g. Dos monedas tienen una carga eléctrica igual de 15.0 µC. ¿Cuál es la fuerza de repulsión entre dos monedas si se encuentran separadas una distancia de 25.0 cm? Supón que las monedas son cargas puntuales.

9. Una carga puntual de 5.0 nC está localizada en x = 1.0 cm, y = 3.0 cm y otra de –4.0 nC está en x = 2.0 cm, y = -2.0 cm. Determina la magnitud y dirección de la fuerza sobre un protón en x = -3.0 cm, y = 1.0 cm.

10. Una carga puntual de -2.5 nC está localizada en el origen. Una segunda carga puntual de 6.0 nC se encuentra en x = 1.0 cm, y = 0.5 cm. Determina la posición (x, y) en la cual un electrón estaría en equilibrio.

11. Dos cargas q1 y q2 cuando se combinan dan una carga total de 6.0 µC. Cuando están separadas una distancia de 3.0 m la fuerza ejercida por una carga sobre la otra tiene un valor de 8.0 mN. Halla q1 y q2 si (a) ambas son positivas de modo que se repelen, y (b) una es positiva y la otra es negativa de modo que se atraen.

12. Dos pequeñas esferas de masa m están suspendidas de un punto común mediante cuerdas de longitud L. Cuando cada una de las esferas tiene una carga q, cada cuerda forma un

ángulo θ con la vertical. Determina q si m = 10.0 g, L = 50.0 cm y θ = 100.

Preparado por: Mtro. Jorge Eduardo Aguilar Rosas

Mayo de 2010

2

Respuestas

1. 5 × 1012

electrones

2. 4.82 × 107 C

3. 3.3 × 10-7%

4. .

5. .

6. 1.50 × 10-2N

7. 2.96 × 10-5N, a lo largo de la diagonal, alejándose de la carga de –3.0 nC

8. 32.4 N

9. 3.04 × 10-15

N, θ = 2350

10. x= -1.82 cm, y = -9.10 cm

11. (a) 4.0 µC y 2.0 µC, (b) 7.12 µC y –1.12 µC

12. 1.37 µC