ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

1. A un objeto con carga q = 2.000E+01 uC se le agregan N = 1.200E+14 electrones. a. ¿Cuál es la carga final? b. ¿A cuantos electrones o protones equivale esa nueva carga? Respuestas: q = 7.760E-07 C N = 4.844E+12 protones

2. A un objeto con carga qi = 2.000E+01 uC

se le retiran o agregan suficientes

electrones para que su carga final sea qf =-1.500E+01 uC. a. ¿Cuántos electrones se agregaron o retiraron? Respuestas: Se agregaron N = 2.185E+14 electrones

3. A un objeto obtiene una carga

qf = -1.000E+01 uC cuando se le agregan N =

2.000E+14 electrones. a. ¿Cuál era la carga inicial? b. ¿A la carga de cuantos electrones o protones equivale esa carga inicial? Respuestas: qi = 2.204E-05 C Ni = 1.376E+14 protones

4. Un objeto tiene una carga neta de + 8.00 C. ¿Cuál será su carga neta de cuando se le agregan 6.00 x 1013 e ? Respuestas: a) q = -1.61 C

5. ¿Cuánta carga positiva hay en una masa m =

1.000E+01 g de Aluminio? Respuestas: q = 4.648E+05 C

Página 1 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal 6. En un bloque de masa m =

[email protected] 2.000E+01 g hay suficientes protones

para obtener

una carga positiva de q = 7.715E+05 C . Si el elemento constituyente del bloque tiene una masa atómica de m =

1.951E+02 g/mol:

a. ¿Cuál es el número atómico del elemento? b. ¿De qué elemento está constituido el bloque? Respuestas: Z= 78

Platino

7. Una esfera sólida de radio = 3.000E+01 mm se fabrica de hierro. Si se le da una

carga positiva de q = 16.0000 nC. ¿Qué fracción de los electrones se

le ha

retirado? Respuestas: Fracción = 3.987E-16

8. Una esfera sólida de radio = 5.000E-01 m se fabrica de cobre m. Si se le da una carga positiva q , la fracción de los electrones que se le han retirado es 1.528E-23. a. ¿Cuál es la magnitud de la carga q ? Respuestas: q = 3.156E-12 C

9. A una masa de plomo de 800 g se le proporciona una carga de - 3.20 nC. a. ¿Cuántos electrones en exceso tiene la masa? b. ¿Cuánto es el exceso de electrones que hay en cada átomo? Respuestas: a) N = 2.00E10 e b) 8.58E-13 e/átomo

Página 2 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal 10. Dos objetos puntuales

[email protected] están sujetos los extremos de dos resortes horizontales

idénticos. La separación entre los objetos es

5.00 cm cuando éstos no están

cargados. Cuando los objetos obtienen una carga de + 1.60

C, cada uno, la

distancia se duplica. a. ¿Cuál es la constante de rigidez de cada resorte? b. Si los objetos adquieren cargas de igual magnitud pero de diferentes signos: ¿Cuál debe ser esta magnitud para que los objetos "casi" se toquen? c.

5.0000

cm Respuestas: kr = 2.045E+01 q = 1.886E-07

N /m C

11. Dos partículas, con cargas positivas idénticas, se sueltan desde el reposo cuando están separadas r =

3.000E+01 cm . Justo cuando se sueltan sus aceleraciones

son a1 = 5.000E+03 m/sec²

y

a2 =

9.000E+03 m/sec² . La partícula uno tiene

masa m1= 4.000E-02 g . a. ¿Cuánto vale la carga de cada partícula? b.

¿Cuanto es la masa de la partícula dos? Respuestas:

q = 1.415E-06 C m2 = 2.222E-05 kg

Página 3 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

12. Dos partículas en reposo, con cargas positivas idénticas

q = 5.000 uC , se sueltan

cuando están separadas r = 2.500E+01 cm . La partícula uno tiene masa

m1=

2.000E+01 g y la partícula dos m2 = 8.000E+01 g. a. ¿Cuánto vale la aceleración de cada partícula? Respuestas: a1 = 1.798E+02 m/ sec² a2 = 4.494E+01 m/ sec²

13. Se tienen dos partículas cargadas, A = 3.20 C y

B = - 7.00 C

a. ¿Cuántos electrones tiene en exceso o se le retiraron a la partícula A? b. ¿Cuántos electrones tiene en exceso o se le retiraron a la partícula B? c. Si se ponen en contacto las partículas y luego se separan ¿Cuántos electrones tiene exceso o se le retiraron a las partículas A y B, respectivamente? Respuestas: 31.2 E12 e (retirados) 43.8 E12 e (en exceso) 12.5 E12 e (exceso en cada una)

14. Dos partículas positivas, en reposo, están separadas r = 3.000E+01

cm

y

experimentan una fuerza F = 6.000E+02 mN. a. ¿Qué carga tiene cada esfera si q1 =

5.000 q2 ? Respuestas: q1 = 5.481E-06 C q2 = 1.096E-06 C

15. Dos masas están separadas

r=

3.000E+01 cm . La masa 1 tiene carga

q1 =

1.200E+01 uC y la masa 2 tiene una carga q2 = -12.0000 uC . a.

¿Cuántos electrones se deben intercambiar o retirar entre las masas para que la fuerza entre las masas sea de F = 10.0000 N y de atracción . Respuestas: N = 1.244E+13 e

Página 4 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

16. Dos objetos puntuales idénticos están separados r = tienen cargas diferentes se atraen con una fuerza

3.000E+01 cm . F=

Cuando

2.000E+00 N .

Los

objetos se tocan entre sí y se colocan nuevamente en las posiciones originales. Los objetos ahora se repelen con una fuerza

de igual magnitud (2.000E+00N ).

a. ¿Cuánto es la carga inicial de cada objeto? Respuestas: q = 4.475E-06 C

17. Dos objetos puntuales idénticos estan separados una distancia r . Las cargas de cada uno son

q1 =

2.000E+01 uC y q2 = -1.000E+01 uC

condiciones se atraen con una fuerza F.

,

bajo

estas

Ahora los objetos se ponen en contacto

y la distancia de separación se disminuye en

d=

5.000 cm logrando que la

fuerza nuevamente sea F, pero esta vez de repulsión. a. ¿Cuánto es la separación inicial entre los objetos? Respuestas: r12 = 7.735E-02 m

18. Se sabe que dos esferas de carga positiva experimentan una fuerza de repulsión entre ellas de 0.220 N, cuando están separadas 15.0 cm. ¿Qué carga tiene cada esfera si una tiene cuatro veces más carga que la otra? Respuestas: a) q = 1.48E-6 C

19. La fuerza de repulsión entre dos pequeñas esferas (de igual carga) es 4.57 x 10-21 N cuando están separadas 20.0 cm ¿Cuántos electrones en exceso hay en una de las esferas? Respuestas: q = 143 E-09 C N = 8.90 E 11 e

Página 5 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

20. Dos objetos de cargas -12.8 C y + 8.00 C respectivamente, se ponen en contacto y luego se separan. ¿Cuál es la fuerza que actúa sobre las cargas si las mismas se separan 43.0 cm? ¿Cuántos electrones en exceso tienen las masas después del contacto? Respuestas: a) 280 E-3 N b) 15.0 E12 e

21. Las cargas - Q y -3Q están en equilibrio y separadas una distancia L sobre el eje x . Éste equilibrio sólo se logra cuando una tercera carga q está cerca. a. ¿Cuánto vale q? b. ¿Dónde debe ser colocada? Respuestas: a) q = 0.402 Q b) x = 0.366 L desde la carga – Q

22. Dos cargas, que inicialmente tienen una separación

de 15.0 cm, cambian su

posición haciendo que la fuerza sobre ella se triplique. ¿Cuál es la nueva separación? Respuestas: a) x = 8.66E-2 m

23. Se tienen tres cargas ubicadas como sigue: qA = + 5.00 nC, en el punto (0,0) cm. La carga

qB = - 3.00 nC se coloca en y = + 4.00 cm y qC se coloca en y = +

2.00 cm .¿Cual es el valor de qC si la fuerza resultante sobre la carga qA , producto de las demás cargas, es cero? Respuestas: a) q = 7.50 E-10 C

Página 6 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

24. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: punto

(-0.800,0) cm y

qB = - 8.00 C, en el punto

qA = + 15.0

C, en el

(+0.500,0) cm ¿Dónde debe

colocarse una tercera carga para que quede equilibrio? Respuestas: a) x = 4.02 m

25. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: qA = -10.0 C, en el punto (6.00,4.00) m y

qB = +8.00

C, en el punto

(-3.00, -2.00) m

¿Dónde debe

colocarse una tercera carga para que quede equilibrio? Respuestas: a) ( -79.1, -52.7) m

26. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: punto

(2.00,0) m y

qB = 10.0

C, en el punto

qA = + 18.0

C, en el

(+6.00,0) m ¿Dónde debe

colocarse una tercera carga para que quede equilibrio? Respuestas: a) x = 4.31 m

27. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: punto

(- 73.0,0) cm y

qB = 9.60 C, en el punto

qA = + 48.0

C, en el

(+ 55.0,0) cm ¿Dónde debe

colocarse una tercera carga para que quede equilibrio? Respuestas: a) x = 15.4 c m

28. Dos cargas están colocadas en las posiciones siguientes: qA = - 8.00 C, en el punto (- 2.00, 0) m y

qB = 6.00 C, en el punto

(+ 3.50,0) cm ¿Dónde debe colocarse

una tercera carga para que quede equilibrio? Respuestas: a) x = 35.6 m

Página 7 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

29. Dos objetos de 5.00 gramos se suspenden de hilos de masa despreciable y longitud de

70.0 centímetros, como se muestra. El sistema está en equilibrio cuando la

separación horizontal es de 30.0 cm . ¿Calcule de la carga de cada objeto?. Respuestas: a) q = 328 E-9 C

q

q

30. Se requiere que la carga qB experimenta una fuerza neta hacia arriba. ¿Qué magnitud y signo tiene q? Respuestas: a) q = -3.28 E-6 C

qa = + 3.00 C 4d

q

d

qb = + 3.00 C

qc = + 3.00 C

Página 8 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

31. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga de +5.00 C debida a las otras cargas del arreglo mostrado. Respuestas: a) 30.5 E-3 N  60.1°

q1 = 5.00 C

3.00 m

a

q2 = 6.00 C q3 = -7.00 C 40.0°

4.00 m 32. Para la figura mostrada encuentre fuerza eléctrica que percibe cada carga. Respuestas: a) F = 38.6 E-3 N

qa = + 3.00 C

qc = + 3.00 C

2.00 m

qc = + 3.00 C

qb = + 3.00 C 2.00 m

Página 9 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

33. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga q2 debida a las otras cargas del arreglo mostrado. Respuestas:

a) 5.83 N  56.9°

q3 = -6.00 C

90.0 cm 40.0 cm

q2 = 6.00 C 105°

q1 = 7.00 C

b

q2 = 15.0 C

34. Para la figura mostrada, encuentre la fuerza eléctrica sobre la carga de la esquina inferior derecha. Respuestas: a) F = 69.1 E-3 N  24.3°

qa = - 7.00 C

qc = + 12.0 C

4.00 m

qb = - 9.00 C 3.00 m

qc = + 6.00 C Página 10 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal 35. La carga de + 5.00

[email protected]

C experimenta una fuerza eléctrica neta de 60.0 x 10-3 N

producto de las otras carga. ¿Cuánto miden los lados del cuadrado? Respuestas:

a = 4.80 m

qa = + 5.00 C

qc = - 10.0 C

a

qc = + 30.0 C

qb = + 20.0 C a

36. Encuentre la fuerza eléctrica total que actúa sobre la carga de - 3.00 C producto de las otras cargas. Respuestas: a) F = 35.1 N  85.1°

qa = + 7.00 C

qc = + 4.00 C

2.00 m

qc = - 3.00 C

qb = - 5.00 C 3.00 m

Página 11 de 12

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO LEY DE COULOMB PRÁCTICA GENERAL v2.0 Preparado por Secundino Villarreal

[email protected]

37. Suponga que se han colocado tres cargas sobre el eje y, como sigue: qA = +5.00 C en y = 0, qB = -4.00 C en y = 1.00 m, qC = -8.00 C en y. Encuentre la posición de qC , si la fuerza sobre qA es 8.9875 mN en la dirección -y.

38. Encuentre la fuerza resultante sobre la carga qC producto de las otras cargas. Donde: qA = +10.00 uC ubicada en PA = ( 6.00 ,

- 7.00 , - 3.00 ) mm

qB = - 30.00 uC ubicada en PB = ( 3.00 ,

8.00, 7.00 ) mm

qC = - 20.00 uC ubicada en PC = ( - 2.00 , 3.00,4.00 )

mm

Respuesta: F = 8.95 E+04 N , 135.8 º,126.9 º,110.7 º

Página 12 de 12