8/6/2019 Serie2_15063

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Física 2 Serie 2 G6

Capítulo 24 Ley de Gauss

21. Una superficie esférica de Gauss

tiene 1.00 m de radio y tiene un

pequeño agujero de 10 cm de radio.

En el centro de esta superficie

esférica se coloca una carga puntual

de 2.00 X 10-9

C. ¿Cuál es el flujo queatraviesa la superficie? 27. Los electrones pueden penetrar en el núcleo, por que

el material nuclear no ejerce fuerzas sobre ellos, además

de las fuerzas eléctricas. Supóngase que un electrón

penetra en un núcleo de plomo.

¿Cuál es la fuerza eléctrica sobre el electrón, cuando está a

3.0 x 10-15

m del centro del núcleo? El centro del núcleo es

una esfera uniformemente cargada de 7.1 x 10-15

m de

radio con una carga total de 82 e.

32. ¿Cuál es la cantidad máxima de carga eléctrica por

unidad de longitud que puede ponerse en un cabello

humano, largo y recto, de 8.0x10-3

cm de diámetro, de

manera que el aire que lo rodea no sufra rompimiento

eléctrico? El aire presenta rompimiento eléctrico cuando el

campo eléctrico es mayor que 3.0x106

N/C.

38. De acuerdo con el modelo de

Thomson, el átomo de helio se

compone de una nube esférica

uniforme con carga positiva, dentro

de la cual hay dos electrones.

Supóngase que la nube positiva es un

esfera de 5.0 x 10-11

m, con una cargade 2e uniformemente con respecto

al centro. ¿Cuál es la separación de equilibrio de los

electrones?

55. La superficie de un tubo de

cobre largo, cilíndrico, tiene una

carga λ coulombs por metro. ¿Cuál

es el campo eléctrico fuera del

tubo? ¿Dentro del tubo?

65. Dos superficies planas muy

grandes se cruzan a 90° y

forman un piso y una pared.

a)  Si se coloca una carga puntual q por fuera de la arista

formada por las superficies que se cruzan ¿Cuál es el

flujo eléctrico que atraviesa las superficies

combinadas?

b)  Si la carga puntual q se coloca en el interior de la

arista formada por las superficies que cruzan ¿Cuál es

el flujo eléctrico a través de las superficies

combinadas? 

70. Una varilla larga y delgada tiene

una carga de λ C/m. Hay una

superficie cuadrada de dimensiones

d x d; esta superficie y la varilla

están en el mismo plano. El lado

cercano de la superficie cuadrada

está a la distancia r de la varilla.

¿Cuál es el flujo eléctrico queatraviesa el cuadrado? Capítulo 25 Potencial electrostático y energía.

46. En una región del espacio, el potencial electrostático se

describe por

V= x2y + 3xyz+ zy

2 

Determínese el campo eléctrico en esa región.

49. Se puede demostrar que el potencial electrostático de

un dipolo p colocado en el origen, y con orientación

paralela al eje z es

=

4₀

( + + ) /  

Diferénciese este potencial para determinar los

componentes EX, Ey y Ez del campo eléctrico producido por

el dipolo. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección del campo

eléctrico en puntos del eje z? ¿Y en punto del eje x?

80. Una carga puntual positiva q con masa m, se suelta a

una distancia d de una carga puntual positiva Q. ¿Con qué

velocidad se mueve la carga q cuando la distancia ha

aumentado hasta 3 veces el valor inicial?

82. Un protón está en el origen de coordenadas. ¿Cuántotrabajo debe efectuarse contra la fuerza eléctrica del

protón para empujar un electrón desde el punto x= 1.0 x

10-10

m, y= 0, en el plano x-y, hasta el punto x=2.5x10-10

m,

y=2.5x10-10

m?

86. Una carga total Q está a

distribuida uniformemente a lo

largo de una varilla recta de

longitud l.

a)  Determínese el potencial electrostático en un

punto P, a la distancia y de un extremo de la

varilla.

b)  Determínese el componente y del campo

eléctrico en ese punto.

88. Cuatro partículas iguales con cargas positivas q y masas

m se mantienen inicialmente en cuatro esquinas de un

cuadrado de lado L. Si esas partículas se sueltan al mismo

tiempo, ¿Cuáles serán sus velocidades cuando estén

separadas por una distancia muy grande?

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Física 2 Serie 2 G6

Capítulo 26 Capacitores y dieléctricos.

3. La cabeza humana es (aproximadamente) una esfera

conductora de 10 cm de radio. ¿Cuál es su capacitancia?

¿Cuál será la carga si, mediante una máquina

electrostática, eleva el potencial de ella (y de su cuerpo) a

100 000 V?

7. Un capacitor de 4.00 µF se cargó con una batería de 9.00volt. ¿Cuántos electrones deben moverse de la placa

negativa a la placa positiva del capacitor para invertir el

campo eléctrico dentro del capacitor?

11. Algunos aparatos electrónicos inalámbricos y móviles

modernos son “supercapacitores” con valores de

capacitancia extremadamente grandes, ¿Cuánta carga se

almacena en un supercapacitor de 50.0 F a una diferencia

de potencial de 2.50 V?

20. Seis capacitores idénticos, con capacitancia C cada uno,

se conectan como se muestra en la figura. ¿Cuál es la

capacitancia de cada combinación?

a) b)

23. Cuando se conectan el arreglo de capacitores como se

indica en la figura a una fuente de voltaje, cada uno de los

capacitores de 4.0 F almacena una carga de 6.0 C. Para

cada arreglo obtenga:

a) La carga almacena el capacitor de 6.0 F

b) La diferencia de potencial de cada capacitor.

51. Un capacitor de placas paralelas tiene 900 cm2

de área

y 0,50 cm de separación entre las placas. Si el espacio

entre ellas está vacío

a) ¿Cuál es su capacitancia?

b) ¿Cuál es la diferencia de potencial, si las cargas de las

placas son ± 6,0 x10-8

C?

c) ¿Cuál es el campo eléctrico entre las placas?

d) ¿Cuál es la densidad de energía?

e) ¿Cuál es la energía total?

63. Tres capacitores se conectan como muestra la figura.

Sus capacitancias son C1= 2,0 F, C2=

6,0 F, C3= 8,0 F. Si se aplica una

diferencia de potencial de 200 V a

las dos terminales libres. a) ¿Cuál es

la carga de cada capacitor? b) ¿Cuál

es la energía en cada uno?

Otros -capacitores-

Considera una carga eléctrica total Q que se encuentra

distribuida uniformemente en el volumen de una esfera de

radio R, con densidad volumétrica de carga 0, suponiendo

que la esfera se encuentra en el vacío y su permitividad

eléctrica es . Determina la energía electrostática

mediante: (a) el potencial eléctrico y (b) el campo

eléctrico.

Un capacitor de 20.0 F se carga hasta 3.0 V y luego se

conecta en paralelo a un capacitor descargado de 50.0 F.a) ¿Qué carga adquiere cada uno de los capacitores? b)

Calcular la energía inicial almacenada en el capacitor de

20.0 F y la energía final almacenada en los dos

capacitores. ¿Se pierde o se gana energía al conectar los

dos capacitores?

Se tiene un condensador plano, con placas de área A,

separadas por la distancia d . Suponga que el condensador

se carga a la diferencia de potencial V0, por medio de una

batería, y luego ésta se retira. Enseguida se coloca una

placa conductora de espesor d , entre las placas del

condensador como se muestra en la figura. Determinar la

energía electrostática, a) Si la placa tiene carga cero. b) Si

la placa tiene carga total Q.