IES Menéndez Tolosa Física y Química - 1º Bach Energía potencial y potencial eléctrico I

Transcripción

1 IS Menéndez Tolosa Física y uímica - º Bach negía potencial y potencial eléctico I Calcula el potencial de un punto de un campo eléctico situado a una distancia de una caga y a una distancia 4 de una caga. l potencial debido a la caga es: V = K l potencial debido a la caga es: V = K = K 4 l potencial total en el punto consideado es: V = V + V = K + K = K Calcula el potencial eléctico en un punto situado a una distancia de 5 centímetos de un conducto ue tiene un exceso de caga positiva de + nc V = K = 9 0 = 08V 0,5 a) Calcula la difeencia de potencial ente dos puntos A y B del campo eléctico ceado po una caga de + μc situada en el vacío, si las distancias espectivas de los puntos a la caga son 0,5 m y,5 m. b) Detemina si los puntos A y B se encuentan en la misma supeficie euipotencial. a) La caga cea en los puntos A y B unos potenciales de: 9 0 V = K = 9 0 = 6 V A 0,5 000 A 9 0 V = K = 9 0 = V B 000 B,5 La difeencia de potencial ente los puntos A y B es: VB VA = = V b) Una supeficie euipotencial es cualuie esfea concéntica con la caga, ya ue todos sus puntos se encuentan al mismo potencial especto a ella. Los puntos A y B no están en la misma supeficie euipotencial. 4 Dos cagas elécticas de + μc y - μc se encuentan en el aie sepaadas po una distancia de 6 metos. Halla el campo eléctico y el potencial eléctico en el punto medio del segmento ue las une.

2 a) La distancia de la pimea caga al punto medio es: d = m l valo numéico de la intensidad del campo eléctico en el punto medio debido a esta caga es: 9 0 = K = 9 0 = 000 N / C d Como la pimea caga es positiva, la intensidad del campo en el punto medio debida a ella está diigida a lo lago del eje X hacia el semieje positivo. Po tanto, la intensidad del campo eléctico vale: = 000 i ( N / C) La distancia de la segunda caga al punto medio es: d = m l valo numéico de la intensidad del campo eléctico en el punto medio debido a esta caga es: 9 0 = K = 9 0 = 000 N / C d Como la segunda caga es negativa, la intensidad del campo en el punto medio debida a ella está diigida a lo lago del eje X hacia el sentido positivo del eje. Po tanto, la intensidad del campo eléctico vale: = 000 i ( N / C) La intensidad del campo eléctico esultante en el punto medio es: = + = 000 i i = 5 000i ( N / C) b) l potencial en el punto medio debido a la pimea caga es: 9 0 V = K = 9 0 = 6 000V l potencial en el punto medio debido a la segunda caga es: 9 ( ) 0 V = K = 9 0 = V l potencial en el punto medio del segmento ue une las cagas es: V = V + V = = 000 V 5 Un conducto esféico de adio tiene una caga ; oto conducto esféico de adio tiene una caga. Calcula la caga eléctica ue pasaá de un conducto al oto cuando se unan mediante un hilo también conducto. l potencial eléctico en la supeficie de un conducto esféico de adio con una caga eléctica es: V = K Po tanto, los potenciales de ambos conductoes son: V = K ; V = K = K = V Ambos conductoes tienen el mismo potencial en su supeficie, po lo ue están en euilibio electostático. n consecuencia, cuando se unen con un hilo conducto, no pasaá ninguna caga eléctica del uno al oto. 6 ué caacteiza a un conducto en euilibio electostático?

3 Si un conducto está en euilibio electostático: a) n el inteio del conducto no hay cagas elécticas. b) l campo eléctico en el inteio del conducto es nulo. c) Todos los puntos del conducto están al mismo potencial. 7 Indica en ué unidades del Sistema Intenacional se miden las siguientes magnitudes físicas: a) Caga eléctica. b) Pemitividad elativa de una sustancia. c) Intensidad del campo eléctico. d) Tabajo. e) negía electostática. f) Potencial eléctico. g) Difeencia de potencial. h) Capacidad eléctica. a) Culombio (C). b) La pemitividad elativa es un cociente ente las pemitividades de la sustancia y del vacío y caece, po tanto, de dimensiones. c) Newton po culombio (N/C). También se utiliza voltio po meto (V/m). d) Julio (J). e) Julio (J). f) Voltio (V). g) Voltio (V). h) Faadio (F). 8 Calcula el potencial eléctico en la supeficie de una esfea conductoa de 8 centímetos de diámeto situada en el vacío ue tiene una densidad supeficial de 0, micoculombios po meto cuadado. l potencial eléctico en la supeficie de una esfea conductoa de adio con una caga eléctica es: V = K Si σ es la densidad supeficial de caga y S, el áea de la esfea, su caga es: 8 = σ S = σ 4π = 0, 0 (4,4 0,09 ) =,04 0 C l potencial en la supeficie es: 8 9,04 0 V = K = 9 0 = 040 V 0,09 9 Dos gotas iguales de mecuio, cagadas elécticamente, de mm de adio tienen un potencial de 0 V. Calcula el potencial de la gota esultante de la unión de ambas.

4 l volumen de cada gota esultante es el doble del volumen de una de las gotas iniciales: 4 4 V = V0 π = π0 = 0 = 0 = 0 =,6 0 m La caga inicial de cada gota es: 0 V = = =, 0 C 9 K 9 0 La caga de la gota final es la suma de las cagas de las dos gotas iniciales: = 0 = 4,44 0 C l potencial de la gota esultante es: 9 4,44 0 V = K = 9 0 =, 7V,6 0 0 Dos cagas elécticas de + μc y + μc están situadas en el vacío en los puntos A(, 0) y B(0, ) del plano catesiano e inmesas en el vacío. Calcula: a) La intensidad del campo eléctico ue cean en el oigen de coodenadas. b) La fueza ue expeimenta una caga de - mc situada en el oigen. c) l potencial eléctico existente en el oigen de coodenadas. d) La enegía potencial ue posee la caga de - mc. Las distancias están expesadas en metos. 4

5 a) l campo eléctico debido a cada una de las cagas es: = K i = 9 0 = 000i ( N) d = K j = 9 0 = 000 j ( N) d = + = 000 i 000 j ( ) T N - b) La fueza sobe la caga de - mc es: F = = - 0 ( 000 i 000 j ) = i + 4 j ( N) c) Potencial en (0,0): V T = V + V = = 9000V d) negía potencial de la caga de - mc: P = VT = = 8J 5