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Ejercicicios de carga electrica
1.
2. Problema 1.-
Dos cargas puntuales (q1 y q2) se atraen inicialmente entre sí con una fuerza de 600 N, si la separación entre ellas
se reduce a un tercio de su valor original ¿cuál es la nueva fuerza de atracción?
Datos
Tenemos que la fórmula de la magnitud de la fuerza eléctrica (F) es
Donde:
k = constante
q1, q2 = cargas 1 y 2 (Ver: Valor absoluto)
r = distancia entre las cargas
Supongamos que la distancia inicial es "x". Entonces, reemplazando nos queda
En seguida, llamemos “y” a la fuerza nueva. Ahora la separación es 1/3 de la original, es decir, x/3. Por lo tanto, la
nueva fuerza es
Seguimos operando, invertimos el denominador del segundo miembro y multiplicamos
Recordemos que
por lo tanto, si reemplazamos nos queda
La nueva magnitud de la fuerza es 5.400 N.
3. Problema 2.-
¿Cuál debe ser la separación entre dos cargas de +5 µC para que la fuerza de repulsión sea 4 N?
Datos:
q1 = +5µC = +5 x 10–6 C
q2 = +5µC = +5 x 10–6 C
F = 4 N
k= 9 x 109 Nm2/C2
r = x
Usamos la fórmula:
Y en ella reemplazamos los valores:
Respuesta:
Para que fuerza de repulsión sea de 4 N las cargas q1 y q2 deben estar a 0,2372 metro (237,2 mm)
4. Problema 3.-
Una carga de +60 µC (q1) se coloca a 60 mm (r) a la izquierda de una carga
de +20 µC (q2) ¿cuál es la fuerza resultante sobre una carga de –35 µC
(q3) colocada en el punto medio (r/2) entre las dos cargas?
Datos:
Previamente, los micro coulomb (µC) debemos convertirlos a coulomb (C) y
los milímetros (mm) a metros (m) para tener unidades equivalentes para
el newton (N). (Ver: Notación científica).
q1 = +60 µC = 60 x 10–6 C (los micro coulomb los expresamos en C)
q2 = +20 µC = 20 x 10–6 C (los micro coulomb los expresamos en C)
q3 = –35 µC = –35 x 10–6 C (los micro coulomb los expresamos en C)
r = 60 mm = 60 x 10–3 m (los milímetros los expresamos en metros)
r/2 = 30 mm = 30 x 10–3 m (los milímetros los expresamos en metros)
Sabemos que la constante es
5. Desarrollo:
Primero, calculemos la fuerza de atracción entre q1 y q3
Reemplazamos valores
De nuevo: repasar Notación científica
Seguimos. Calculamos:
La fuerza entre q1 y q3 es de 21.000 N, valor absoluto (se atraen, tienen signos contrarios)
Ahora calculemos la fuerza entre q2 y q3
La fuerza entre q2 y q3 es de 7.000 N, valor absoluto (se atraen, tienen signos contrarios)
Entonces, como q3 está sometida a 2 fuerzas que la atraen en distintas direcciones, la fuerza resultante debe ser la
diferencia entre ambas; o sea, 21.000 – 7.000 = 14.000 N