Universidad de los Andes
Facultad de Ciencias
Departamento de Física
Problemario 3 de Física 21:
Electricidad
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Dos esferas conductoras idénticas,
que tienen cargas de signos opuestos, se atraen con una fuerza de 0,108
N cuando están separadas 50 cm. Las esferas se conectan mediante
un alambre conductor delgado, que inmediatamente es removido, y a continuación
se repelen con una fuerza de 0,0360 N. ¿cuáles eran las cargas
iniciales de las esferas?.
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Dos cargas puntuales libres +q y +4q se
encuentran separadas una distancia L. Se coloca una tercera carga de tal
forma que el sistema completo se encuentra en equilibrio. (a) Encuentre
el signo, magnitud, y localización de la tercera carga. (b) Demuestre
que el equilibrio es inestable.
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Una carga Q esta fija en los vértices
opuestos de un cuadrilátero. Una carga q se coloca en los otros
dos vértices. (a) Si la fuerza eléctrica resultante sobre
Q es cero, ¿cómo están relacionadas Q y q? (b) ¿se
puede escoger q para hacer que la fuerza eléctrica resultante sea
nula sobre cada carga?. Explique su respuesta.
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Un cubo de dimensión característica
a tiene una carga q en cada vértice. Encuentre la fuerza eléctrica
resultante sobre cada una de la cargas.
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Dos cargas positivas +Q están fijas
y separadas una distancia d. Una partícula de carga negativa -q
y masa m se coloca justo en el centro entre ellas. Luego, dándole
un pequeño desplazamiento perpendicular a la línea que las
une, es liberada. Demuestre que la partícula describe un movimiento
armónico simple y encuentre su período.
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Calcule el período de oscilación
de una partícula con carga +q positiva desplazada del centro a lo
largo de la línea que une a las cargas del problema anterior.
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¿ A qué distancia a lo largo
del eje de un disco cargado de radio R es la intensidad del campo eléctrico
igual a la mitad del valor del campo en el centro de la superficie del
disco?
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¿A qué distancia a lo largo
del eje de un anillo cargado de radio R, tiene un máximo la intensidad
del campo eléctrico axial?
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Los valores medidos del campo eléctrico
E a una distancia z a lo largo del eje de un disco (de plástico)
cargado son: z(cm) E(10MN/C)
0
2,042
1
1,732
2
1,442
3
1,187
4
0,972
5
0,797.
Calcule (a) el radio del disco (b)
la carga sobre el disco.
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Una barra de vidrio muy delgada es doblada
en forma de semicírculo de radio r. Una carga +q se distribuye uniformemente
a lo largo de la mitad superior y una carga -q es uniformemente distribuida
a lo largo de la mitad inferior. Encontrar el campo eléctrico E
en el centro P del semicírculo.
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Un hemisferio no conductor de radio interior
R tiene una carga total q distribuida uniformemente sobre la superficie
interior. Encuentre el campo eléctrico en el centro de curvatura.
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Una carga puntual +q está a una
distancia d/2 de una superficie cuadrada de dimensión d y está
directamente sobre el centro del cuadrado. Encuentre el flujo a través
del cuadrilátero.
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Una carga puntual se coloca en un vértice
de un cubo de dimensión característica a. ¿Cuál
es el flujo a través de cada cara del cubo?
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Una pequeña esfera cuya masa m
es 1,12 mg porta una carga q=19,7 nC. La esfera queda suspendida en el
campo gravitacional terrestre de un hilo que forma un ángulo de
27,4° con una hoja no conductora muy grande y uniformemente cargada.
Calcule la densidad de carga uniforme de la hoja.
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Una superficie muy grande, plana y no
conductora porta una densidad uniforme de carga. Un pequeño corte
circular de radio R se ha realizado en el centro de la hoja. Calcule el
campo eléctrico en el punto P, a una distancia z del centro del
hueco a lo largo del eje.
Prof. W. Barreto
15.01.04 (última versión)