FÍSICA para Licenciatura en Bioquímica y Tecnicatura Universitaria en Laboratorios Biológicos PRÁCTICO 7: ELECTRICIDAD. 1- ¿Cuál es la magnitud de la fuerza eléctrica de atracción entre un núcleo de hierro (
= +26e y su electrón más interno si la distancia entre ellos es de 1.5 × 10  m? 2- ¿Cuántos electrones se necesitan para formar una carga de –38 µC? 3- ¿Cuál es la fuerza eléctrica de repulsión entre dos protones separados 4 × 10  m uno de otro en el núcleo atómico? 4- Dadas las cargas  = 2 C y  = 4 C separadas entre sí una distancia de 2 m, se pide. a) Determine el módulo de la fuerza de interacción electrostática entre ellas. b) Identifique la dirección de la fuerza que experimenta cada una de las cargas. c) Especifique el sentido de tales fuerzas, referido a un eje de coordenadas. ¿Cómo se modifican las respuestas de los puntos anteriores, si se reemplaza la carga  por  = −4 C? 5- Una carga positiva q se encuentra a 0.5 m de otra Q. Hallar módulo, dirección y sentido de la fuerza sobre q cuando: a)
= 10  C y  = 2.5 × 10  C, b)
= 2.5 × 10  C y  = −1 × 10  C, c)
= 10  C y  = 1.6 × 10  C. 6- Cuando un objeto como un peine de plástico se carga por frotamiento con una tela, la carga neta, por lo general, es de unos cuantos microcoulombs. Si esa carga es de 3 µC, ¿en qué porcentaje cambia la masa de un peine de 35 g durante el proceso de carga? 7- ¿Cuál es la carga total de todos los electrones que hay en una barra de oro de 15 kg? ¿Cuál es la carga neta de la barra? (El oro tiene 79 electrones por átomo y una masa atómica de 197 u). 8- Considere un modelo simple de átomo de H, donde el electrón (e) de carga −1.6 × 10  C orbita entorno a un núcleo de carga +1.6 × 10   a una distancia conocida como radio de Bohr  = 0.53 × 10  m. Encuentre el módulo de la fuerza que experimenta el electrón. En un dibujo, represente el átomo y las fuerzas actuantes para dos instantes de tiempo entre los cuales el electrón solo ha descripto una pequeña fracción de su órbita. 9- Compare la fuerza eléctrica que mantiene al electrón en órbita ( = 0.53 × 10  m) alrededor del protón en el núcleo de un átomo de hidrógeno, con la fuerza gravitacional entre el mismo electrón y el protón. ¿Cuál es el cociente de las dos fuerzas? 10- Tres partículas cargadas se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero de 1.2 m de lado. Las cargas son +7.0 µC, –8 µC y –6 µC. Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza neta en cada una de ellas debido a las otras dos. 11- Una limadura de Fe tiene una carga eléctrica de 0.5 × 10  . Experimenta una fuerza eléctrica de atracción de 10  N, generada por una carga que se encuentra a 1 m de distancia. ¿Qué magnitud tiene la carga que provoca dicha fuerza y cuál es su signo? 12- En una molécula de NaCl, un ion Na+ está a 2.3 × 10  m del ion Cl-. Determine la fuerza de interacción entre ellos. 13- Se coloca una carga de 4.15 µC en cada uno de los vértices de un cuadrado de 0.1 m de arista. Determine la magnitud y la dirección de la fuerza en cada carga. 14- Se libera un protón en un campo eléctrico uniforme y experimenta una fuerza eléctrica de 2.18 × 10 N hacia el sur. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección del campo eléctrico? 15- Se ejerce una fuerza eléctrica hacia bajo de 8.4 N sobre una carga de –8.8 µC. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección del campo eléctrico en la posición de esta carga?

16- La fuerza eléctrica sobre una carga de 14.20 µC es !" = #3$̂ − 3.9'̂( × 10  ) ¿Cuál es el campo eléctrico en la posición de la carga? 17- ¿Cuál es la fuerza que experimenta un electrón en presencia de un campo * = 10 N/C? 18- Un electroscopio se fabrica con dos alambres de 70 cm de largo y con bolas de 28 g en los extremos. Cuando se carga, cada alambre forma un ángulo de 30º con la vertical. ¿Qué carga total se debe haber aplicado? 19- Determine la magnitud y la dirección del campo eléctrico en un punto a la mitad entre una carga de 28 µC y 15.8 µC separadas 8 cm. 20- Hallar el vector campo eléctrico a 0.1 m de una carga cuyo valor es -10-3 C. 21- Un núcleo de U tiene una carga de 92e. a) Encuentre módulo y dirección del campo eléctrico que origina dicho núcleo a una distancia de 10-10 m. b) Si en esa posición se coloca un electrón, encuentre módulo, dirección y sentido de la fuerza que experimentará. 22- Dibuje, aproximadamente, las líneas de campo eléctricas en torno a dos cargas puntuales, +Q y -3Q, separadas una distancia l. 23- Calcule el campo eléctrico en la esquina de un cuadrado de 1.22 m de lado si las otras tres esquinas están ocupadas por cargas puntuales de 2.25 × 10  . 24- Determine la magnitud y la dirección del campo eléctrico en los puntos A y B de la figura, debidos a las dos cargas positivas ( = 5.7 μC). 25- Calcule el campo eléctrico en el centro de un cuadrado de 52.5 cm de lado si una esquina está ocupada por una carga de -38.6 µC y las otras tres esquinas están ocupadas por cargas de 27 µC. 26- Una línea larga de carga uniforme (densidad lineal de carga λ = 2.5 × //) yace a lo largo del eje x como se muestra en la figura. Además, en el punto x = 0 cm, y = 5 cm, hay una pequeña esfera cargada (Q = –2 C). ¿Cuál es el campo eléctrico en el punto x = 7 cm, y = 7 cm? 1"2í456 y 01"7 representan los campos debidos a la línea de 0 carga y a la carga Q, respectivamente. 27- Una línea muy delgada de carga yace a lo largo del eje 8, desde 8 = −∞ hasta 8 = +∞. Otra línea de carga similar yace a lo largo del eje : desde : = −∞ hasta : = +∞. Ambas líneas tienen una carga uniforme por unidad de longitud ;l. Determine la magnitud y la dirección del campo eléctrico resultante (con respecto al eje 8) en un punto #8, :( del primer cuadrante del plano 8:. 28- Se dan dos cargas puntuales Q1 y Q2 separadas una distancia l. A la tercera parte de esa separación desde Q1 el campo eléctrico es cero. ¿Qué se puede decir sobre la magnitud de estas cargas? 29- Un electrón con una velocidad = = 27.5 × 10 m/s viaja paralelamente a un campo eléctrico uniforme de magnitud * = 11.4 × 10 N/C. a) ¿Qué distancia recorrerá el electrón antes de detenerse? 30- Un protón viaja en dirección -y encontrando un campo eléctrico uniforme de 107 N/C en la dirección +y. ¿Cuál es la aceleración que experimenta y qué tipo de movimiento describe? ¿Qué ocurriría si se tratara de un electrón? 31- Un electrón que se desplaza a la derecha a = = 7.5 × 10 m/s entra a un campo eléctrico uniforme paralelo a su dirección de desplazamiento. Si el electrón se lleva al reposo en

una distancia de 4 cm, a) ¿qué dirección se requiere para el campo eléctrico? y b) ¿cuál es la intensidad del campo? 32- ¿Cuál es el potencial eléctrico a una distancia de 10-10 m del núcleo del carbono si posee una carga positiva de 6e. ¿Cuál es la energía potencial de un electrón en esa posición? 33- ¿Qué diferencia de potencial se necesita para frenar un electrón que tiene una velocidad inicial = = 5 × 10 m/s? 34- Calcule el campo y el potencial eléctrico en el centro de un cuadrado de lado a que posee en cada uno de sus vértices una carga Q, todas de igual signo. 35- ¿Qué trabajo hay que efectuar para llevar una carga de -3 µC desde el suelo hasta un punto cuyo potencial sea +60 V? 36- ¿Cuánto trabajo realiza el campo eléctrico para trasladar un protón de un punto con un potencial de +185 V a otro punto donde el potencial es de -55 V? 37- Un electrón adquiere 5.25 × 10  J cuando es acelerado por un campo eléctrico de la placa A hacia la placa B. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre las placas y cuál placa está a mayor potencial? 38- El campo eléctrico entre dos placas paralelas conectadas a una batería de 45 V es de 1300 V/m. ¿Cuál es la distancia de separación entre las placas? 39- ¿Cuál es la magnitud del campo eléctrico entre dos placas paralelas separadas 4 mm si la diferencia de potencial entre ellas es de 110 V? 40- Un electrón parte del reposo a 42.5 cm de una carga puntual fija con  = −0.125 nC. ¿Qué tan rápido se estará desplazando el electrón cuando se encuentre muy lejos de la carga fija? 41- Dos cargas de igual magnitud, pero de signos opuestos, están separadas una distancia d, como se muestra en la figura. Determine una expresión para ABC = AB − AC para puntos B y A entre la línea que une las cargas, situados como se indica en la figura. 42- Se colocan dos cargas puntuales, 3.4 μC y −2 μC, separadas 5 cm a lo largo del eje x. ¿En qué puntos a lo largo del eje x se cumple que a) el campo eléctrico es 0 y b) el potencial es cero? Considere que A = 0 en  = ∞. 43- Se coloca una carga puntual de +25 μC a 6 cm de una carga idéntica. ¿Cuánto trabajo debe realizar una fuerza externa para mover una carga de prueba a +0.18 μC desde un punto a la mitad entre las cargas a otro punto 1 cm más cerca de alguna de las cargas? 44- Tres cargas puntuales se encuentran en las esquinas de un cuadrado de lado l, como se representa en la figura. ¿Cuál es el potencial en la cuarta esquina (el punto A), considerando A = 0 en  = ∞? 45- Un campo eléctrico uniforme apunta en la dirección negativa de las x, como se observa en la figura. Se indican en el diagrama las coordenadas x e y de los puntos A, B y C (en metros). Determine las diferencias de potencial a) VBA, b) VCB y c) VCA. 46- ¿Qué diferencia de potencial se necesita para dar a un núcleo de helio ( = 3.2 × 10  C) una energía cinética de 8.0 keV?