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Ejercicios de electroestática, Ejercicios de Física

Instituto Politécnico Nacional (IPN)Física

Ejercicios de electroestática de interacciones entre las cargas eléctricas en reposo.

Tipo: Ejercicios

2020/2021
En oferta
30 Puntos
Discount

Oferta a tiempo limitado

Subido el 18/06/2021

giovanni-moreno-zurita
giovanni-moreno-zurita 🇲🇽

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bg1
1. Calcular el número de electrones que suman una carga eléctrica de 1C. Hallar la masa y
el peso de tales electrones.
Numero de electrones
Datos Formula
e−¿=1.602x10 −19C¿
electrones=1C
e
−¿
¿
Solución
electrones=1C
1.602 x10
−19
C
electrones=6.2421 x1018
Masa
Datos Formula
electrones=6.2421 x10
18
m=electrones∗melectron
m
electron
=9.11 x10
−31
kg
Solución
m=6.2421 x1018∗9.11 x10−31
m=5.6865 x10
−12
kg
Peso
Datos Formula
m=5.6865 x10
−12
kg
g=9.8 m/s2
Solución
w=5.6865 x10
−12
kg∗9.8 m/s
2
w=5.57277 x10
−11
kg∗m/s
2
w=5.57277 x10
−11
N
2. Hallar la fuerza ejercida entre dos cargas iguales a 1C separadas en el aire a una
distancia de 1km
Datos Formula
q1=1C
F=kq
1
q
2
r
2
q2=1C
r=1km=1000 m
k=9x109Nm2/C2
Solución
F=9x10
9
Nm
2
/C
2
1C∗1C
1000 m
2
F=9000 N
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
Discount

En oferta

Vista previa parcial del texto

¡Descarga Ejercicios de electroestática y más Ejercicios en PDF de Física solo en Docsity!

1. Calcular el número de electrones que suman una carga eléctrica de 1C. Hallar la masa y

el peso de tales electrones.

Numero de electrones

Datos Formula

e

−¿=1.602 x 10

− 19 C ¿ electrones =

1 C

e

−¿

¿

Solución

electrones =

1 C

1.602 x 10

− 19

C

electrones =6.2421 x 10

18

Masa

Datos Formula

electrones =6.2421 x 10

18 m = electrones ∗ m electron

m electron

=9.11 x 10

− 31

kg

Solución

m =6.2421 x 10

18

∗9.11 x 10

− 31

m =5.6865 x 10

− 12

kg

Peso

Datos Formula

m =5.6865 x 10

− 12

kg F = m ∗ a

g =9.8 m / s

2

Solución

w =5.6865 x 10

− 12

kg ∗9.8 m / s

2

w =5.57277 x 10

− 11

kg ∗ m / s

2

w =5.57277 x 10

− 11

N

2. Hallar la fuerza ejercida entre dos cargas iguales a 1C separadas en el aire a una

distancia de 1km

Datos Formula

q 1

= 1 C F = k

q 1

q 2

r

2

q 2

= 1 C

r = 1 km = 1000 m

k = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

Solución

F = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 1 C ∗^1 C

1000 m

2

F = 9000 N

3. Hallar la fuerza ejercida entre dos electrones libres separados 1Ǻ (

m)

Datos Formula

q 1

=1.602 x 10

− 19

C F = k^

q 1

q 2

r

2

q 2

=1.602 x 10

− 19

C

r = 1 Ǻ = 10

− 10

m

k = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

Solución

F = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 1.602^ x^^10

− 19

C ∗1.602 x 10

− 19

C

− 10

m )

2

F =2.3097 x 10

− 8

N

4. Calcular la fuerza de repulsión entre dos núcleos atómicos de argón separados en aire

una distancia de 1mμ (milimicra=

m). La carga eléctrica del núcleo de argón es +18e.

Datos Formula

q 1

=1.602 x 10

− 19

C ∗+ 18 e =2.8836 x 10

− 18

C F = k^

q 1

q 2

r

2

q 2

=1.602 x 10

− 19

C ∗+ 18 e =2.8836 x 10

− 18

C

r = 1 mμ = 10

− 9

m

k = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

Solución

F = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 2.8836^ x^^10

− 18

C ∗2.8836 x 10

− 18

C

− 9

m )

2

F =7.4836 x 10

− 8

N

5. Dos esferillas igualmente cargadas distan 3cm, están situadas en aire y se repelen con

una fuerza de 4x

N. calcular la carga de cada esferilla.

Datos Formula

r = 3 cm =.03 m F = k

q 1

q 2

r

2

F = 4 x 10

− 5

N

k = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

Solución

4 x 10

− 5

N = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

q 1 ∗¿ q 2

.03 m

2

9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

∗ q 1

q 2

= 4 x 10

− 5

N ∗.03 m

2

q 1

∗ q 2

4 x 10

− 5

N ∗.03 m

2

9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

q

2

= 4 x 10

− 18

C

2

q =√ 4 x 10

− 18

C

2

q = 2 x 10

− 9

C

E

2

= 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 3 x^^10

− 6

C

.10 m

2

E

2

=2.7 x 10

6

N / C

− 1

Intensidad de campo eléctrico en magnitud vectorial

E

1

= E

1

∗cos 60 °

^

i + E 1

∗sin 60 °

^

j

E

1

=1.8 x 10

6

N / C

− 1

∗cos 60 °

^

i +1.8 x 10

6

N / C

− 1

∗sin 60 °

^

j

E

1

= 9 x 10

5 ^ i +1.5588 x 10

6 ^ j

E

2

=− E

2

∗cos 60 °

^

i + E 2

∗sin 60 °

^

j

E

2

=−2.7 x 10

6

N / C

− 1

∗cos 60 °

^

i +2.7 x 10

6

N / C

− 1

∗sin 60 °

^

j

E

2

=−1.35 x 10

6 ^ i +2.3382 x 10

6 ^ j

Campo total

E

T

E

1

E

2

E

T

= 9 x 10

5 ^ i +1.5588 x 10

6 ^ j −1.35 x 10

6 ^ i + 2.3382 x 10

6 ^ j

E

T

=−4.5 x 10

5 ^ i +3.897 x 10

6 ^ j

Fuerza ejercida

F

T

= q 3

E

T

F

T

=− 8 x 10

− 6

C ∗(−4.5 x 10

5 ^ i +3.897 x 10

6 ^

j )

F

T

^

i −31.

^

j

| F

T

2

2

| F

T

|=31.3831^ N

8. Hallar la intensidad del campo eléctrico y el potencial en un punto del aire situado a 3cm

de una carga de 5x

C

Intensidad del campo eléctrico

Datos Formula

q = 5 x 10

− 8

C

E = k

q

r

2

r = 3 cm =.03 m

Solución

E = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 5 x^^10

− 8

C

.03 m

2

E = 5 x 10

5

N / C

− 1

Potencial eléctrico

Datos Formula

q = 5 x 10

− 8

C

V = k

q

r

r = 3 cm =.03 m

Solución

V = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 5 x^^10

− 8

C

.03 m

V =1.5 x 10

4

V

9. Calcular la intensidad del campo eléctrico y el potencial en un punto del aire situado a

1mμ (

m) de un núcleo atómico de helio cuya carga vale+2e. Hallar la energía

potencial de un protón colocado en dicho punto.

Intensidad del campo eléctrico

Datos Formula

q =1.602 x 10

− 19

C ∗+ 2 e =3.204 x 10

− 19

C

E = k

q

r

2

r = 10

− 9

m

Solución

E = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 3.204^ x^^10

− 19

C

− 9

m )

2

E =2.8836 x 10

9

N / C

− 1

Potencial eléctrico

Datos Formula

q =1.602 x 10

− 19

C ∗+ 2 e =3.204 x 10

− 19

C

V = k

q

r

r = 10

− 9

m

Solución

V = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 3.204 x 10

− 19

C

− 9

m

V =2.8836 V

Energía potencial

Datos Formula

Q =1.602 x 10

− 19

C ∗+ 2 e =3.204 x 10

− 19

C

E

p

= k

Qq

r

q =1.602 x 10

− 19

C

r = 10

− 9

m

k = 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2

Solución

E

p

= 9 x 10

9

Nm

2

/ C

2 3.204^ x^^10

− 19

C ∗1.602 x 10

− 19

C

− 9

m

E

p

=4.6195 x 10

− 19

J

10.Tres condensadores, cada uno de 120pF de capacidad, se cargan a 500V y luego se

conectan en serie. Hallar: a) la capacidad de la asociación; b) la diferencia de potencial

entre las placas extremas del conjunto; c) la carga de cada condensador, y d) la energía

almacenada en el sistema.

a) Capacidad de la asociación

Datos Formula

C

1

= 120 ρFF

C

C

1

C

2

C

3

C

2

= 120 ρFF

11.Dos condensadores, de 0.3 y 0.5μF se conectan en paralelo y se cargan con 200μC.

Hallar: a) la capacidad y potencial del sistema y b) la carga de cada uno de ellos.

a) Capacidad del sistema

Datos Formula

C

1

=0.3 μF C = C 1

+ C

2

C

2

=0.5 μF

Solución

C =0.3 μF + 0.5 μF

C =0.8 μF

A) Potencial del sistema

Datos Formula

C =0.8 μ F C =

q

V

q = 200 μC

Solución

0.8 μ F =

200 μC

V

V =

200 μC

0.8 μF

V = 250 V

b) Carga de 0.3μF

Datos Formula

C =0.3 μF C =^

q

V

V = 250 V

Solución

0.3 μF =

q

250 V

q =0.3 μF ∗ 250 V

q = 75 μC

b) Carga de 0.5μF

Datos Formula

C =0.5 μF C =

q

V

V = 250 V

Solución

0.5 μF =

q

250 V

q =0.5 μF ∗ 250 V

q = 125 μC

12.Un condensador de 2μF de capacidad se carga a 50V y se conecta, seguidamente, en

paralelo con otro de 4μF cargado a 100V. Hallar: a) la carga y diferencia de potencial de

la asociación, b) la carga de cada condensador del sistema, c) la energía total

almacenada, d) la energía total almacenada en los dos condensadores antes de

asociarlos.

a) Carga de la asociación

Datos Formula

C

1

= 2 μF q = q 1

  • q 2

C

2

= 4 μF (^) C =

q

V

V

1

= 50 V

V

2

= 100 V

Solución

2 μF =

q

50 V

q 1

= 2 μF ∗ 50 V

q 1

= 100 μC

4 μF =

q

100 V

q 2

= 4 μF ∗ 100 V

q 2

= 400 μC

q = 100 μC + 400 μC

q = 500 μC

a) Diferencia de potencial

Datos Formula

C

1

= 2 μF C = C 1

+ C

2

C

2

= 4 μF C =

q

V

q = 500 μC

Solución

C = 2 μF + 4 μF

C = 6 μF

6 μF =

500 μC

V

V =

500 μC

6 μF

V =83.3333 V

b) carga de 2μF

Datos Formula

C = 2 μF C =^

q

V

V =83.3333 V

Solución

a una fuente de tensión de 100V; calcular la carga que adquieren las armaduras y la

energía almacenada en el condensador.

a) Capacidad

Datos Formula

d =0.5 cm = 5 x 10

− 3

m

C = K ε 0

A

d

A = 80 cm

2

= 8 x 10

− 3

m

2

K = 2

ε 0

=8.85 x 10

− 12

C

2

/ N m

2

Solución

C = 2 ∗8.85 x 10

− 12

C

2

/ N

m

2

∗ 8 x 10

− 3

m

2

5 x 10

− 3

m

C =2.832 x 10

− 11

F

b) Carga de las armaduras

Datos Formula

C =2.832 x 10

− 11

F

C =

q

V

V = 100 V

Solución

2.832 x 10

− 11

F =

q

100 V

q =2.832 x 10

− 11

F ∗ 100 V

q =2.832 x 10

− 9

C

b) Energía almacenada en el condensador

Datos Formula

V = 100 V W^ =

qV

q =2.832 x 10

− 9

C

Solución

W =

∗2.832 x 10

− 9

C ∗ 100 V

W =1.416 x 10

− 7

J