Universidad del Valle Departamento de Física Profesor: Felio Andrés Pérez T. M. Sc.

Taller 2 de Física 2 1. Un campo eléctrico uniforme cerca de la superficie de la Tierra, una partícula que tiene una carga

de –2,0 nC recibe la acción de una fuerza eléctrica hacia debajo de 3,0 µN ♦ Halle la magnitud del campo eléctrico. ♦ ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica ejercida sobre un protón situado en

este campo? ♦ ¿Cuál es la razón de la fuerza eléctrica a la fuerza gravitatoria en este caso? 2. Halle el campo eléctrico en el centro del cuadrado de la figura 1. Suponga que q = 11,8 nC y a =

5,20 cm.

P

+ q

+ q

-q-q

d

d

Figura 1 Figura 2

+ q -2q

+ 2q-q

a

a

3. La figura 2 muestra un tipo de cuadripolo eléctrico. Este consta de dos dipolos y sus efectos en

puntos externos no se cancelan totalmente. ♦ Demuestre que el valor de E en el eje del cuadripolo para puntos a una distancia z del centro

(supóngase que z >> d) esta dado por

404

3z

QEπε

=

Donde Q = 2qd2 se llama momento cuadrupolar de la distribución de cargas.

4. ¿A qué distancia a lo largo del eje de un disco cargado de radio R la intensidad del campo eléctrico

es igual a un medio del valor del campo en la superficie del disco en el centro? 5. En la figura 3, encuentre el punto (o puntos) en donde el campo eléctrico es cero. ♦ Dibuje cualitativamente las líneas de fuerza

Figura 3 Figura 4

+ + + + + + + + +

P

R+ 2q-5q a

6. Una barra aislante “semiinfinita” (figura 4) tiene una constante por unidad de longitud igual a λ.

Demuestre que el campo eléctrico en el punto P forma un ángulo de 45° con la barra y que este resultado es independiente de la distancia R.

7. Una arma de defensa usa haces de partículas. Por ejemplo, un haz de protones que choque con un

proyectil dirigido (misíl) enemigo podría volverlo inocuo. Tales haces pueden producirse en cañones que emplean campos eléctricos para acelerar a las partículas cargadas.

♦ ¿Qué aceleración experimentaría un protón si el campo eléctrico fuera de 2,15 x 104 N/C? ♦ ¿Qué velocidad adquiriría el protón si el campo actuara sobre una distancia de 1,22 cm? 8. En el experimento de Millikan, una gota de 1,64 µm de radio y 0,851 g/cm3 de densidad se

encuentra en equilibrio cuando se aplica un campo eléctrico de 1,92 x 105 N/C. ♦ Determine la carga en la gota, en términos de e. 9. Dos placas grandes de cobre paralelas están separadas por 5,00 cm y tienen un campo eléctrico

uniforme entre ellas como se muestra en la figura 5. de la placa negativa se suelta un electrón, al mismo tiempo que de la placa positiva se suelta un protón

♦ Desprecie la fuerza de las partículas entre sí y calcule sus distancias respecto a la placa positiva cuando se cruzan. ¿le sorprende que no necesite conocer el campo para resolver este problema?

Figura 5 Figura 6

------

+++++

+

E

+

+ + + + ++

E

L

d

10. Un electrón es proyectado como el figura 6 con una velocidad v0 = 5,83 x 106 m/s y a un ángulo de

θ = 39,00; E = 1870 N/C (dirigido hacia arriba); d = 1,97 cm; y L =6,20 cm. ♦ ¿golpeara el electrón a cualquiera de las placas? ♦ Sí golpea a una de las placas, ¿a cuál de ellas golpeará y a qué distancia del extremo izquierdo?

Eso es todo amigos…