Física Problemas Electromagnetismo
1. Una membrana celular de 10−8m de espesor tiene iones positivos a un lado y iones negativos al
otro. ¿Cuál es la fuerza entre dos iones de carga +ey−ea esta distancia?
[Sol.: Fuerza atractiva de 2,3×10−12 N]
2. Sea un cuadrado de lado acon cargas Qen cada vértice. Hallar (a) el campo eléctrico en el
centro del cuadrado; (b) el potencial eléctrico en el centro del cuadrado.
[Sol.: (a) cero, (b) 4√2KQ/a]
3. Se tienen dos cargas eléctricas estáticas, q1yq2=q1/2situadas a una distancia d. (a) Calcular
el campo eléctrico en un punto A situado entre las dos cargas, a una distancia de 2d/3de q1. (b)
Potencial eléctrico en dicho punto. (c) ¿De qué valor tiene que ser una carga (Q)situada a una
distancia d/2a la derecha de q2para que en el campo eléctrico en el punto A sea nulo? (ver figura.)
Datos: K= 9 ×109Nm2C−2,q1= 2µC, d= 10 m
[Sol.: (a) 9Kq1/(4d2) = 405V/m (sentido: hacia la primera), (b) 3Kq1/d = 5400V, (c) Q=
−(5/4)2q1=−3,125µC]
4. Se tienen dos cargas eléctricas estáticas: q1=−8µC y q2= 2µC, situadas a una distancia D. (a)
Calcular el campo eléctrico en un punto A situado a la derecha de las dos cargas, a una distancia d
de la segunda carga (ver figura). (b) Calcular el potencial eléctrico en dicho punto. (c) Determinar
la posición del punto en el que el campo eléctrico es nulo. (d) ¿Cuánto tiene que valer q2para que
sea A el punto en el que el campo valga cero?
Datos: K= 9 ×109Nm2C−2,D= 30m, d=D/3
[Sol.: (a) 9Kq2/d = 135V/m (sentido: hacia la derecha), (b) cero, (c) punto situado a la derecha
de q2a una distancia igual a D =30 m, (d) q2=−q1/16 = 0,5µC ]
5. La carga del electrón fue determinada por primera vez por Millikan en 1909, midiendo el campo
eléctrico necesario para contrarrestar la fuerza gravitatoria sobre una pequeña gota de aceite.
Supóngase que la carga neta de la gota se debe a un electrón en exceso y que la masa de la gota
es 10−18 kg. Hallar el módulo y el sentido del campo eléctrico vertical necesario para sostener la
gota.
[Sol.: E= 61,25N/C, hacia abajo]
6. Tenemos tres cargas en una configuración descrita por las coordenadas x, y. Una carga de +18µC
está sobre el eje yen y= +3,0m. La segunda carga de −12µC está en el origen. Por último, la
tercera carga está sobre el eje xax= +3,0m. Determine la magnitud y la dirección de la fuerza
electrostática neta sobre la carga en x= +3,0m.
[Sol.: F= 0,38N y la fuerza subtiende un ángulo de 49opor debajo del eje x ]
7. Dos bolas esféricas aislantes idénticas están suspendidas por dos cuerdas de 0,25m. Las dos
cuerdas cuelgan del mismo punto del techo. Cada bola tiene una masa de 8,0×10−4kg. Al prin-
cipio, las bolas no tienen carga y cuelgan una al lado de la otra. Cuando se cargan las bolas con
cargas positivas idénticas, las bolas se separan hasta que las cuerdas subtienden un ángulo de 36o.
Determine a) la carga de cada bola b) la tensión de las cuerdas.
[Sol.: (a) q= 0,082µC; (b) T= 0,0082N]
8. Tenemos cuatro cargas, cada una con una magnitud de 2µC, pero dos son positivas y dos son
negativas. Las cargas se fijan a los vértices de un cuadrado de 0,30m de lado, de tal manera que
la fuerza neta que experimenta cada una de las cargas está dirigida al centro del cuadrado. Deter-
mine la disposición de las cargas, y la magnitud de la fuerza electrostática neta que experimenta
cualquiera de las cargas.
[Sol.: Las cargas han de colocarse con signos alternantes en vértices sucesivos. La fuerza neta
es F= 0,37N ]
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