29 de noviembre de 2008

CUESTIONARIO

18.1 Un tanque de 20.o L contiene 0.225 Kg de helio a 18.0^C. la masa molar del heliio de g/mol.


B) calcule la presion en el tanque en Pa y atm.


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18.3 Un tanque cilindrico tiene un piston ajustado que permite cambiar el volumen del tanque. El tanque contiene originalmente 0.110 m3 de aire a 3.40 atm de presion. Se tira del del piston hasta aumentar el volumen del aire a 0.390m3. . si la temperatura no cambia ¿ que valor final tiene la presion?



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18.23 ¿ Que volumen tiene 3.00 moles de cobre?

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18.33 tenemos 2 cajas del mismo tamaño A, B. Cada caja contiene gas que se comporta como gas ideal. Insertamos un termometro en cada caja y vemos que el gas de la caja A esta a 50o C, mientras que el de la caja B esta a 10o C. Esta es todo lo que sabemos acerca del gas contenido en las cajas., ¿ Cuales de las afirmaciones siguientes deben ser verdad? ¿Cuáles podrian ser verdad?


a) La presion en A es mayor que B.




No sabemos n para cada casilla, por lo tanto la presión podría ser mayor


b) hay mas moleculas en A que en B






Dónde NA es el número de Avogadro. No sabe mos cómo comparar las presiones, por lo tanto N podría ser mayor.


c) A y B no pueden tener el mismo tipo de gas




No sabemos la masa del gas en cada casilla, por lo que podría contener el mismo gas o diferentes gases.


d) Las moluculas en A tienen un promedio mas energia cinetica por moleculas que B




TA> TB y la energía cinética media por molécula sólo depende de T, por lo que la declaración debe ser cierto.

e) Las moluculas en A se mueven con mayor rapidez que la B.




No sabemos nada sobre las masas de los átomos del gas en cada casilla, por lo que alguno de los conjuntos de moléculas podrían tener una mayor Vrms

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18.41 a) calcule la capacidad calorifica a volumen constante del vapor de agua ( M= 18.0 g/ mol), suponiendo que la molecula triamonica no lineal tiene tress grados de libertad traslacionales y dos rotacionales y que el movimiento vibracional no contribuye.


Los seis grados de libertad significaría una capacidad de calor a volumen constante de


b) La capacidad calorifica real del vapor de agua a baja presion es de cerca de 2000j/kg. K. Compare esto con su calculo y comente el papel real del movimiento vibracional.

Las vibraciones contribuyen a la capacidad de calor


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18.45 Para nitrogeno gaseoso (m= 28g/mol) cual debe ser la temperatura si la rapidez del 94.7% de las moleculas es menor que:


De la tabla (18,2), la velocidad es (1,60) v s, entonces

por lo que la temperatura es


a) 1500m/s





b) 1000m/s




c) 500m/s


22 de noviembre de 2008

Problemas de repaso

1.- Una bobina recatangular de 50 vueltas y dimensiones de 5 x 10 cm. se deja caer desde una posicion donde B=0 hasta una nueva posicion donde B=0.5 T. y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina, calcule la magnitud de la fem. promedio inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.250 s.

2.- Una bobina circular de alambre de 25 vueltas tiene un diametro de 1 cm. La bobina se coloca con su eje a lo largo de la direccion del campo magnetico de la tierra de 50 uT, y luego en o.2 s. Se gira a 180 grados. Cual es la fem promedio generada en la bobina.
3.- Un anillo de aluminio con un radio de 5 cm y una resistencia de 3 x 10 -4 homs, se coloca sobre la parte superior de un largo solenoide con un nucleo de aire, 1000 vueltas por metro y un radio de 3cm. Suponga que el solenoide produce un campo despreciable afuera de su area de seccion transversal.

a) si la corriente en el solenoide esta aumentando a razon de 270 A/s. ¿ cual es la corriente inducida en el anillo?

b) en el centro del anillo ¿ cual es el campo magnetico producido po la corriente inducida en el anillo?

c) ¿ cual es la direccion de este campo?


4.- Encuentra la corriente que atraviesa la seccion PQ la cual tiene una longitud alfa= 65cm. El circuito se localiza en un campo magnetico cuya magnitud varia con el tiempo de acuerdo con la expresion B= ( 1 x 10 -3 T/s) t. Suponga que la resistencia por longitud del alambre es 0.1 homs/m.




5.- Una bobina que se enrolla con 50 vueltas de alambre en la forma de un cuadrado se coloca en un campo magnetico de modo que la normal al plano de la bobina forme un angulo de 30 grados con la direccion del campo cuando el campo magnetico se incrementa uniformemente de 200 uT a 600uT. En 0.4 s. Una fem de 80 mv de magnitud se induce en la bobina ¿cual es la longitud total del alambre?




6.-Una bobina circular que encierra una area de 100m2 esta integrada por 200 vueltas de alambre de cobre, al principio un campo magnetico uniforme de 1.10 T. apunta perpendicularmente hacia arriba a traves del plano de la bobina. la direccion del campo se invierte despues durante el tiempo que el campo esta cambiando su direccion. ¿ cuanta carga fluye a traves de la bobina si R= 5 homs?



7.- Una bobina rectangular con resistencia R tiene N vueltas, cada una de longitud L y ancho w, la bobina se mueve dentro de un campo magnetico uniforme B a velocidad V ¿ cuales son la magnitud y direccion de la fuerza resultante sobre la bobina? a) cuando esta entra al campo magnetico b) cuando se mueve dentro del campo magnetico c) cuando sale del campo.

8.- Dos rieles que tienen resistencia despreciables estan separados a 10 cm por medio de un resitor de 5 homs. el circuito contiene tambien dos barras metalicas con resistencia de 10 homs y 15 homs que se desliza a lo largo de los rieles. Las barras se alejan del resitor con rapidez constante de 4m/s y 2 m/s respectivamente. se aplica un campo magnetico uniforme de 0.01 T de magnitud perpendicular al plano de los rieles, determine la corriente en el resistor de 5 homs.


9.- Una bobina de 0.100m2 de area esta girando a 60 rev/s con el eje de rotacion perpendicular a un campo magnetico de 0.200 T. a) si hay 1000 vueltas en la bobina ¿cual es el maximo voltaje inducido en el ? b) cuando el maximo voltaje ocurre ¿ cual es la orientacion de la bobina repecto del campo magnetico?



10.- Un largo solenoide, cuyo eje coincide con el eje x consta de 200 vueltas por metro de alambre que conduce una corriente estable de 15 A. se forma una bobina enrollando 30 vueltas de lambre delgado alrededor de un armazon circular que tiene un radio de 8 cm. la bobina se supone dentro del solenoide y se monta sobre un eje que esta a un diametro de la bobina y coincide con el eje y, despues de la bobina se hace girar con una rapidez angular de 4 (3.1416) rad/s. el plano de la bobina esta en el plano yz en t=0. Determine la fem desarrollada en la bobina como funcion del tiempo


11.- En el ecuador cerca de la superficie de la tierra, el campo magnetico es aproximadamente de 50 homs/T. con direccion norte y el campo electrico es cercano a 100 N/C hacia abajo en clima favorable encuentre la fuerza gravitacional, electrica y magentica sobre un electron que se mueve a una velocidad instantanea de 6 x 10 6 m/s en direccion este en dicho ambiente.


12.- Un alambre conduce una corriente estable de 2.40 A una seccion recta del alambre mide 0.750 m de largo y se encuentra a lo largo del eje x dentro de un campo magnetico uniforme de magnitud b= 160 T en la direccion x positiva si la corriente esta en la direccion +x ¿ cual es la fuerxa magnetica sobre la seccion positiva del alambre?
13.-Una corriente de 1.70 mA se mantiene en una espira de circuito individual de 2 m de circunferencia un campo magnetico de 0.8 T se dirige paralelo al plano de la espira a) calcule el momento magnetico de la espira b) ¿cual es el momento de torsion ejercido sobre la espira por el campo magnetico?


14.-Un alambre de 40 cm de largo conduce una corriente de 20 A se dobla en una espira y se coloca con su normal perperdicular a un campo magnetico con una intensidad de 0.520 T. ¿ cual es el momento de torsion sobre la espira si se dobla en la forma de a) un triangulo equilatero b) un cudrado c) un circulo d) cual momento de torsion es mas grande?

15.- un ion positivo con una sola carga tiene una masa de 3.20 x 10 -26 kg. despues de que es acelerado desde el reposo a traves de una diferencia de potencial de 833 v. el ion entra en un campo magnetico de 0.920 T. a lo largo de una direccion perpendicular a la direccion del campo. Calcule el radio de la trayectoria del ion en el campo.


21 de noviembre de 2008

Cuestionario Termodinamica

1.- ¿QUE PROPIEDADES DE LA MATERIA DEPENDE DE LA TEMPERATURA? Menciona 3

- Presion del vapor

- Volumen

- Densidad


2.- ¿A QUE SE LE LLAMA EQUILIBRIO TERMICO?

Se dice que los cuerpos en contacto térmico se encuentran en equilibrio térmico cuando no existe flujo de calor de uno hacia el otro, entonces estos cuerpos tienen la misma temperatura.


3.- ¿QUE ES UN AISLANTE IDEAL?

Es un material que evita interaccion termica entre otros materiales.


4.- ¿DIBUJA UN SISTEMA QUE REPRESENTE LA LEY CERO DE LA TERMODINAMICA? Indicando el equilibrio termico



5.- ¿ CUANDO SE DICE QUE 2 SISTEMAS ESTAN EN EQUILIBRIO TERMICO?

Al poner en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el de mayor temperatura cede parte de su energía al de menos temperatura hasta que sus temperaturas se igualan. Se alcanza así lo que llamamos "equilibrio térmico"



6.-¿ POR QUE CUANDO UNA ENFERMERA TOMA LA TEMPERATURA DE UN PACIENTE ESPERA LA LECTURA DEL TERMOMETRO DEJE DE CAMBIAR?

Espera que el volumen del mercurio se estabilise de acuerdo con la temperatura a la que le transmite el paciente al termometro


7.- MENCIONAR 3 TIPOS DE DISPOSITIVOS QUE MIDEN LA TEMPERATURA.

  1. TERMOMETROS.- Transductores que convierten la temperatura en movimiento.
  2. SISTEMAS TERMALES.- Transductores que convierten la temperatura en presión (y después en movimiento).
  3. TERMOELECTRICOS.- Transductores que convierten la temperatura en energía eléctrica (y mediante un circuito en movimiento)


8.-¿CUAL ES LA TEMPERATURA DE CONGELACION DEL AGUA EN F?

Fahrenheit notó que en esta escala el punto de congelación del agua estaba a los 32 ºF

La temperatura de congelación del agua es de 0ºC



9.- CALCULAR LA TEMPERATURA FAHRENHEIT DEL PLANTA VENUS SI EN GRADOS CELSIUS CORRESPONDE A 460 C?

ºF = 9 / 5 x ºC + 32

ºF = 9 / 5 x 460º + 32

ºF= 860

10.- ENCONTRAR LA TEMPERATURA EN LA QUE COINSIDEN LAS ESCALAS FAHRENHEIT Y CELSIUS.

A los 40 grados


11.-LA TEMPERATURA DE LA CORONA SOLAR ES DE 2X10 7 C Y LA TEMPERATURA A LA QUE EL HELIO SE LICUA A PRESION ESTANDAR ES DE 268.93 C.

A) EXPRESAR ESTA TEMPERATURA EN KELVIN

K= c +273

K= 268.93+273.15

K= 542.08

B) EXPLICAR POR QUE SUELEN USARSE LA ESCALA KELVIN

La escala kelvin suele usarse solo para experimentos de temperatura de tipo científico.

El kelvin es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. William Thomson, quien más tarde sería Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.

12.- DOS VASOS DE AGUA A, B ESTAN INICIALMENTE A LA MISMA TEMPERATURA. LA TEMPERATURA DEL AGUA DEL VASO AUMENTA 10 F Y LA DEL VASO B 10 K ¿Cuál vaso esta ahora a mayor temperatura?


ºF = 9 / 5 x º0 + 32 K= 0 +273

ºF = 32 K=273

(°42 - 32) x 5/9 = °C

5.55 = °C

C= 283 - 273

C= 10

El vaso B tiene mayor temperatura


31 de octubre de 2008

campo magnético de un solenoide

13.3 campo magnético de un solenoide

OBJETIVO

Los objetivos de esta actividad son desarrollar una imagen visual del campo magnético en torno a un solenoide y de comprender la dependencia del campo en el interior del solenoide sobre la actual y la posición.
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Pregunta 1: líneas de campo magnético
¿Cuál será el campo magnético aspecto positivo cuando las corrientes actuales a través de la solenoide? (Positivos actual se define a fluir fuera de la pantalla en la parte superior del bucle y en la pantalla en la parte inferior del bucle).

Aumentar la corriente en el solenoide y comprobar su predicción.

El campo magnetico ahumenta constantemente a medida que ahumenta la intencidad, por cada 5 amp. el campo magnetico ahumenta .52mT

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2.¿Por que los puntos del campo magnético a la derecha del interior del solenoide son las corrientes actuales positivas cuando fluyen a través del bucle?


Aplicando la regla de la mano derecha encontraremos el sentido que toma el campo magnético y hallaremos que sigue el mismo sentido que nos muestra la simulación ya que la dirección del campo de un solenoide es el reflejo de los campos que intervienen en el.
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La simulación muestra las líneas de campo magnético en todo el espacio, así como el vector del campo magnético en cualquier punto a lo largo del eje del solenoide. Arrastre este punto a lo largo del eje, manteniendo un ojo atento sobre la magnitud y la dirección del campo magnético vector.

Pregunta 3: Orientación del campo magnético
¿Qué hace el ángulo de campo magnético que en relación con el eje central?

el angulo del campo magnetico permanece igual a medida que el campo magnetico vectoria se mueve alo largo del eje, el campo magnetico solo cambia cuando cuando se le modifica la corriente
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Pregunta 4: Magnitud a lo largo del eje central
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo del eje central? En caso afirmativo, ¿cambiar tan rápidamente como el ámbito de un solo bucle?

1. Según lo visto en la pregunta 3. Si hay un cambio a lo largo del eje central.

2. Cuando movemos el campo a lo largo del eje este cambia, sin embargo este cambio dependerá de la corriente que estemos manejando, por ejemplo, si estamos manejando una corriente de 0.5 A el cambio del campo se vera afectado cada 5 cm, y si manejamos una corriente de 10 A el cambio del campo se vera afectado cada 2 cm.

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Aumentar la corriente a través del solenoide a 20 A.

El campo magnético dentro de un solenoide es muy uniforme. El campo es de aproximadamente constante no sólo a través de una gran parte de la longitud del solenoide, pero también sobre la mayoría de su sección transversal. Esto es indicado por el espaciamiento uniforme de las líneas de campo magnético cerca del centro del solenoide.


Pregunta 5: Uniformidad
Medir el porcentaje de la longitud total del solenoide durante el cual el campo está en el 10% de la materia en el centro.

Durante aproximadamente el 65% de su longitud, sobre el terreno en el eje central del solenoide se encuentra dentro del 10% del valor en el centro. Otra forma de examinar visualmente la uniformidad de la solenoide es configurar la simulación para mostrar el patrón formado limaduras de hierro cuando se presentan cerca de la solenoide. Examine el patrón realizado por el limaduras de hierro.

Aproximadamente por encima del 65% de su longitud, el eje central del solenoide se encuentra dentro del 10%.

Si tenemos

100% = 10 cm

65% = x

x = (65) (10) / 100

x= 6.5 cm

Entonces podemos concluir que el 10% del solenoide que muestra un campo magnético se encuentra en 6.5 cm de su longitud.

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La aplicación de la Ley de Ampère a un hipotético, infinitamente largo solenoide lleva a la expresión
B = μIn
donde n es el número de bucles de alambre por unidad de longitud.

Pregunta 6: Ensayo de la Modelo
¿El resultado obtenido por el análisis de un hipotético, infinitamente largo solenoide de acuerdo con la simulación?

Calcular el valor hipotético para el campo magnético, y compararlo con el valor en el centro de la solenoide en la simulación.

El solenoide tiene 21 vueltas en una distancia de aproximadamente 25 cm. Así,
n = 21 / 0.25

m = 84 m-1.


Con el actual conjunto de 20 A,


B = (4π x 10-7 Tm / A) (20 A) (84 m-1)


B = 2,1 Tm.

23 de octubre de 2008

Magnetismo

13.1 CAMPO MAGNETICO EN UN ALAMBRE

OBJETIVO
Los objetivos de esta actividad son desarrollar una imagen visual del campo magnético en torno a una recta, actual portadora de cable y de comprender la dependencia del campo magnético sobre la distancia entre el alambre y la corriente


Pregunta 1: La dirección del campo magnético

¿Cuál será el campo magnético aspecto positivo cuando las corrientes actuales a través del alambre? (Positivos actual se define a fluir fuera de la pantalla.)

El campo magnetico gira hacia la izquierda y a medida que aumenta a la intencidad aumenta las lines del campo magnetico

Pregunta 2: Orientación del campo magnético
¿Qué hace el ángulo de campo magnético que en relación con la posición del vector que conecta el cable hasta el punto de interés?
Siembre se encuertra a 90 grados de este. No importa su posicion el angulo siempre sera de 90

Pregunta 3: Magnitud a lo largo de una línea radial
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo de una línea que se extiende radialmente lejos de los cables?

A medida que se alarga el radio el campo magnetico dismiñuye relativamente

Pregunta 4: Magnitud de campo a lo largo de una línea
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo de las líneas de campo circular?

La magnitud del campo es constante al rededor del alambre mientras no cambie a longitud del radio

Pregunta 5: La dependencia de la actual
¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección del campo magnético, en el punto en el espacio que están estudiando, si el actual es el aumento?

Pues al realizar el experimento se observa gradualmente que tanto la magnitud como la dirección del campo magnético varían sustancialmente al generar un aumento en la corriente.


Pregunta 6: Flipping la actual
¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección del campo magnético, en el punto en el espacio que están estudiando, si la corriente es volteado de positivo a negativo?

Cambia la direccion del campo cuando pasa de positivooo a negativo y la magnitud del campo es la misma que cuando era positiva.

Pregunta 7: Plan Limaduras de hierro
¿Qué va a pasar con el patrón de limaduras de hierro, si la corriente es volteada a un valor positivo?

Las limaduras de hierro son de igual manera acomodadas al rededor del alnbre solo cambia la direccion de la magnitud


Pregunta 8: dependencia funcional en la actual
¿Cuál es la dependencia funcional de campo magnético sobre las actuales para un recto, actual portadora de alambre?

Dado que el campo magnético se incrementa en una cantidad constante, por un aumento constante en la actual, la dependencia debe ser lineal. Desde el campo se reduce a cero cuando la corriente es cero, entonces la dependencia lineal debe ser, de hecho, proporcional.


Pregunta 9: La dependencia funcional en la Distancia
¿Cuál es la dependencia funcional de campo magnético sobre una distancia de la recta, actual portadora de alambre?

Dado que el campo magnético disminuye en un factor de dos, cuando el aumento de la distancia por un factor de dos, la dependencia debe ser B ~ 1 / r.

Pregunta 10: Biot-Savart Ley
¿Cuál es la distancia de un cable de llevar más allá de 10 A que el campo magnético es menos de 15 μT?

El radio de ser mayor o igual a 13.1 cm para que sea igual o menor 15 μT

Pregunta 11: Biot-Savart Rompecabezas
A 2 cm de largo objeto se coloca en el campo magnético de un alambre de 15 A. Un extremo del objeto está expuesto a un campo de 35 μT. ¿Qué gama de campos magnéticos de mayo, el otro extremo del objeto a ser expuestos?

Por el Biot-Savart Ley, el final del objeto en los 35 μT sobre el terreno deben estar ubicados en:
B = μI / 2πr
r = μI / 2πB
r = (4π x 10-7 Tm / A) (15 A) / 2π (35 x 10-6 T)
r = 0,086 m.

Por lo tanto, el otro extremo del objeto debe estar entre 10,6 cm y 6,6 cm de alambre. Conectar estos dos en la distancia Biot-Savart Ley de los rendimientos campos magnéticos de 28 μT y 45 μT, respectivamente.

27 de septiembre de 2008

Cuestionario

Cuestionario Equipo 1

Fuerza Electrostática, Ley de Coulomb.

1.- Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon. Cuando se colocan próximas entre si tienden a atraerse. Con base sólo en esta información, analice los modos posibles en que podrían estar cargadas las esferas. Es posible que, luego de tocarse, las esferas permanezcan adheridas una a la otra? Explicar la respuesta.

Las esferas estan cargadas por cargas de signo dirente una positiva y la otra negativa
si es posible que las esferas se que queden adheridas por la cantidad de carga que tengan y aque si eso elevadas la fuerza entre ellas va a ser mayor y por lo tanto se quedaran adheridas.

2.- Los buenos conductores electricos, como los metales, son típicamente buenos conductores del calor; los aisladores eléctricos, como la madera, son típicamente malos conductores del calor. Explicar por qué tendría que haber una relación entre la conducción eléctrica y la conducción térmica en estos materiales.

En sus primeros esfuerzos para explicar la estructura electronica de los metales, los científicos esgrimieron las propiedades de su buena conductividad térmica y eléctrica para apoyar la teoria de que los metales se componen de átomos ionizados, cuyos electrones libres forman un 'mar' homogéneo de carga negativa. La atracción electrostática entre los iones positivos del metal y los electrones libres, se consideró la responsable del enlace entre los átomos del metal. Así, se pensaba que el libre movimiento de los electrones era la causa de su alta conductividad eléctrica y térmica. La principal objeción a esta teoria es que en tal caso los metales debían tener un calor específico superior al que realmente tienen.



3.-Tres cargas puntuales están dispuestas en línea . La carga Q3 = + 5 nC está en el origen. La carga Q2 = - 3 nC está en x = 4 cm. La carga Q1 = está en x = + 2 cm. Cuál es la magnitud y el signo de Q1 , si la fuerza neta sobre Q3 es cero?

Q3= F3.2 - F3.1


F_32=k\frac{q1q2}{r^2}
F32= 8.437x10-7 N

Q3= 8.437x10-7 N-8.437x10-7 N= 0


8.4375x10^-7N=\frac{5x10^-9.q2}{.2^2}
q2= .75nC positivo

4.- Se coloca una carga puntual de 3.5 uC, a 0.8 m a la izquierda de una segunda carga puntual idéntica. Cuáles son las magnitudes y direcciones de las fuerzas que cada carga ejerce sobre la otra?

Q= \frac{(3.5 \mu C)(3.5 \mu C)(9x10^9NC^2/M^2)}{(.8m)^2}

Q= 0.1723N
hacia fuera


Cuestionario Equipo 2

Fuerza Electrostática, Principio de Superposición.

1.- Dos cargas puntuales iguales ejercen fueras iguales una sobre la otra. Pero si una carga es el doble de la otra, siguen ejerciendo fuerzas iguales una sobre la otra, o una ejerce dos veces más fuerza que la otra?

Son iguales ya que el aumentar una de las cargas la fuerza de atracción y/o repulsión entre ellas se mantienen constante por parte de ambas.


2.- Qué semejanza presentan las fuerzas eléctricas con las fuerzas gravitatorias? Cuáles son las diferencias más significativas?

Podemos comparar directamente que la fuerza gravitacional es mas débil que la fuerza eléctrica
como el nivel atómico la fuerza eléctrica dentro del núcleo es mas grande que la fuerza de gravedad. Auque la fuerza gravitacional es mas pequeña, pero es de atracción, por ello puede generar la creación de grandes masas, tal es el caso de la formación de las estrellas y de los planetas de modo que a medida que crecen sus masas pueden generarse grandes masas gravitatorias. Sin embargo, pese a que las fuerzas eléctricas en el interior del átomo son grandes son de repulsión y por tanto no pueden crecer grandes concentraciones de carga bien sean negativas como positivas.



3.- A dos esferas pequeñas de plástico se les proporciona una carga eléctrica positiva. Cuando están a 15 cm de distancia una de la otra, la fuerza de repulsión entre ellas tiene una magnitud de 0.22 N. Qué carga tiene cada esfera, a) Si las dos cargas son iguales?, b) Si una esfera tiene cuatro veces más carga que la otra?


a) .22N= 9x10^9 NC^2/M^2 \frac{q1}{.15m^2}

q1= 7.4x10-7 C

q1 x q2= 5.5x10-13

b) 5.5x10-13

4x(x) = 5.5x10-13

4x^2= 5.5x10-^13

x= 3.7x10-^7

q1= 1.48x10-^6
q2= 3.7x10-^7


4.- Tres cargas puntuales están ordenadas a lo largo del eje de las “x”. La carga Q1= +3 uC está en el origen, y la carga Q2 = - 5 uC está en x = 0.2 m. La carga Q3 = - 8 uC . Dónde esta situada Q3 si la fuerza neta sobre Q1 es 7 N en la dirección – x?

Q1= F1/2 - f1/3= 7N

F1/2= k \frac{(3x10-^6)(5x10-^6)}{.2^2}=3.375N

F1/3= 3.625N

r^2= \frac{k(8 \mu C)(3 \mu C)}{3.625}

r= 0.24m

Cuestionario Equipo 3

Fuerza Eléctrica Superposición (Cuantitativa).


1.- Algunos de los electrones libres de un buen conductor (como un trozo de cobre, por ejemplo) se desplazan con una rapidez de 10^6 m/s ó más. Por qué estos electrones no escapan volando del conductor?

Pueden desarrollar esa velocidad cuando se aplica una diferencia de potencial entre los extremos de este (por ejemplo). Pero los electrones no podrían escapar de la red que conforma el sólido por las fuerzas interatómicas que los mantiene ligados, y solo se mueven los de las capas o niveles externos, y se alinean para dar lugar a una corriente eléctrica.



2.- Defina la aseveración siguiente: Si hubiese una sola partícula con carga eléctrica en todo el universo, el concepto de carga eléctrica carecería de significado?

Si tendria carga solo que no se manifestaria por que esta se representa con la atraccion y repulcion de la s particulas a su alrrededor, no careceria de significado pero tampoco se reprecentaria.

3.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “y” como sigue: la carga Q1 = - 1.5 nC en y = - 0.6 m, y la carga Q2 = + 3.2 nC en el origen (y = 0). Cuál es la fuerza total (magnitud y dirección) que estas dos cargas ejercen sobre una tercera carga Q3 = + 5 nC que se encuentra en y = - 4 m?

Q3=f3/1-f3/2  F3/2=9x10^9\frac{Nm^2}{C^2} \frac{(1.5x10-^9C)(5x10-^9}{0.2m^2}

f= 9x10-7N

f3/2=9x10^9\frac{Nm^2}{C^2} \frac{(3.2x10-^9C)(5x10-^9}{0.4m^2}  Q3 = 9x10-^7-1.68x10-^6

Q3= 2.58x10-6

4.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “x” como sigue: la carga Q1 = + 4 nC está en x = 0.2 m, y la carga Q2 = + 5 nC están en x = - 0.3 m. Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza total que estas dos cargas ejercen sobre una carga puntual negativa Q3 = - 6 nC que se encuentra en el origen?

F=\frac{1}{4\pi \epsilon} (6x10-^9) (\frac{4x10-^9}{(.2m)^2}+\frac{5x10-^9}{(.3m)^2})  F=2.4x10-^6N


Cuestionario Equipo 4

Campo Eléctrico: Carga Puntual.

1.- Se coloca un protón en un campo eléctrico uniforme y luego se libera. Después se coloca un electrón en el mismo punto y se libera. Experimentan estas dos partículas la misma fuerza?, Y la misma aceleración?, Se desplazan en la misma dirección al ser liberadas?

Si, ya que el campo al que están sometidos es el mismo para ambos casos y por lo tanto están sometidos a la misma fuerza de este.

Y la misma aceleración?

No, ya que sus masas son diferentes y por lo tanto, aplicando la segunda Ley de Newton ( F= mg ), la aceleración depende de la masa y no solo de la fuerza que se aplique al protón y al electrón respectivamente.


Se desplazan en la misma dirección al ser liberadas?

No, ya que en caso de que el campo sea generado por una partícula negativa, al protón al liberarse se alejara de esta partícula (la repulsión), y el electrón en cambio se vera atraído por esta partícula (atracción), si el campo es generado por una partícula positiva las fuerzas serian de manera viceversa.



2.- Los campos eléctricos suficientemente intensos pueden provocar que los átomos se ionicen positivamente, esto es, que pierdan uno ó más electrones. Explicar como ocurre esto. Qué es lo que determina la intensidad que el campo debe tener para que esto ocurra?

Los campos eléctricos generan niveles de energía, al absorber la energía un electrón se excita y pasa a un mayor nivel de energía, si el campo eléctrico produce ‘‘demasiada energía’’, esta será suficiente para que el electrón no solo pase a otro nivel de energía sino que tendera a saltar del átomo para formar un enlace con otro enlace.

Qué es lo que determina la intensidad que el campo debe tener para que esto ocurra?

El nivel de energía del electrón de valencia ( el que ocupa el ultimo nivel de energía dentro del átomo), en el que se encuentra este, ya que este nivel determinara que tan dispuesto esta el electrón para saltar del átomo o que tanta intensidad requiere el electrón para lograr la ionización.

3.- Cierta partícula tiene una carga – 3 nC. a) Hallar la magnitud y dirección del campo eléctrico debido a esta partícula en un punto situado 0.25 m directamente arriba de ella, b) A que distancia de esta partícula tiene su campo eléctrico una magnitud de 12 N/C?.

a) E=\frac{1}{4\pi \epsilon} \frac{q}{r}\frac{1}{4\pi \epsilon}\frac{3x10-^9}{.25m^2} =432N

b) E=12.00N/C \frac{1}{4\pi \epsilon} \frac{q}{r}\Rightarrow{} r=\frac{1}{4\pi \epsilon}\frac{3x10-^9}{12.00N/C} = 1.5 m

4.- Un electrón inicialmente en reposo se deja libre en un campo eléctrico uniforme. El electrón se acelera verticalmente hacia arribar recorriendo 4.5 m en los primeros 3 us después de ser liberado. a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico?, b) Se justifica no tener en cuenta los efectos de la gravedad?, justificar la respuesta cuantitativamente.

a)
x=\frac{1}{2}at^2   a =\frac{2x}{t^2}   = \frac{2(4.5m)}{3x10-^6s}   = 1x10^12m/s^2

E=\frac{F}{q} = \frac{ma}{q} = \frac{(9.11x10-^31)(1x10^12m/s^2)}{1.6x10-^19C}

= 5.69 N/C

Cuestionario Equipo 5

Campo Eléctrico: Debido a un Dipolo.

1.- La temperatura y velocidad del aire tiene valores diferentes en distintos lugares de la atmósfera terrestre. Es la velocidad del aire un campo vectorial?. Por que?. Es la temperatura del aire un campo vectorial? Por que?.

no ninguna de los 2 , los dos dan resultado en 0

2.- Un objeto pequeño que tiene una carga de – 55 uC experimenta una fuerza hacia debajo de 6.2 x 10^9 N cuando se coloca en cierto punto de un campo eléctrico, a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico en este punto?, Cuáles serían la magnitud y dirección de la fuerza que actúa sobre un núcleo de cobre (número atómico = 29) masa atómica = 63.5 g/mol) situado en este mismo punto del campo eléctrico?. q=55 uC y va hacia abajo con 6.2 x 10^9 N

E= 1.13x10-4 N/C para arriva

F=qE= (29)·1.6x10-19C·1.13x10-4N/C = 5.24 x10-22N

3.-En un sistema de coordenadas rectangulares se coloca una carga positiva puntual Q = 6x10^-9 C en el punto x = + 0.15 m, y = 0, y una carga puntual idéntica en x = - 0.15 m, y = 0. Hallar las componentes x y y, así como la magnitud y la dirección del campo eléctrico en los puntos siguientes: a) el origen; b) x = 0.3 m, y =0; c) x = 0.15 m, y = - 0.4 m; d) x = 0, y = 0.2 m.

a) En el origen E=0

b) En x= 0.3m, y= 0

E=\frac{1}{4\pi \epsilon} (6x10-^9) (\frac{1}{(0.15m)^2}+\frac{1}{(0.45m)^2})i = 2667i N/C

c) en x= 0.15m y= -0.4m

E=\frac{1}{4\pi \epsilon} (6x10-^9) (\frac{-1}{(0.4m)^2}i+\frac{1  0.3}{(0.5m)^2  0.5}i \frac{1 0.4}{0.5m^2  0.5})i

E= 526.5N con angulo 75.7


Cuestionario Equipo 6

Campo Eléctrico: Problemas.

1.- Dos partículas con cargas Q1 = 0.5 nC y Q2 = 8 nC, están separadas por una distancia de 1.2 m. En qué punto a lo largo de la recta que une las dos cargas es igual a cero el campo eléctrico total debido a ambas cargas?

E=F/q = K q1/r2 = 9x109(Nm2/C2)(0.5x10-9C)/(0.2m)2 = 112.5 N/C

E=F/q = K q2/r2 Þ 112.5= K q1/x Þ x =K q2/112.5(N/C)= 0.8m

E= K q2/(0.8)2 = 112.5 N/C X= 0.8m

ET = q1 – q2 =112.5 N/C - 112.5 N/C = 0

ET = 0


2.- Una carga puntual de + 2 nC está en el origen, y una segunda carga puntual de – 5 nC está sobre el eje de las x en x = 8 m. a) Hallar el campo eléctrico (magnitud y dirección) en cada uno de los puntos siguientes sobre el eje de las x: i) x = 0.2 m; ii) x = 1.2 m; iii) x = - 0.2 m. b) Hallar la fuerza eléctrica neta que las dos cargas ejercerían sobre un electrón colocado en cada punto del inciso a).

F= K | q1 q2|/ r2 Þ 9x109 |(2x10-9c)(-5x10-9c)|/(8m)2

F=1.40x10-9N

a) Hallar el campo eléctrico (magnitud y dirección) en cada uno de los puntos siguientes sobre el eje de las x: i)

E=F/q = K q1/r2 carga 1 (+2nC) E1 carga 2 (-5nC)

x = 0.2 m; ii) 9x109(2x109)/(0.2m)2 = 450 N/C E= K (-5x10-9)/(0.2m)2= -1.12 N/C

x = 1.2 m; iii) 9x109(2x109)/(1.2m)2 = 12.5 N/C E= K (-5x10-9)/(1.2m)2= -312.5 N/C

x = - 0.2 m. 9x109(2x109)/(-0.2m)2 = 450 N/C E= K (-5x10-9)/(-0.2m)2= -1.125N/C

b) Hallar la fuerza eléctrica neta que las dos cargas ejercerían sobre un electrón colocado en cada punto del inciso a).

ET

E1 – E2= 450 N/C – (-1.12 N/C) = 451.12 N/C

E1 – E2= 12.5 N/C – (-312.5 N/C) = 325 N/C

E1 – E2= 450 N/C – (-1.125 N/C) = 451.12 N/C

Cuestionario Equipo 7

Flujo Eléctrico.

1.- Si se aumentan todas las dimensiones de la siguiente figura, por un factor de tres, Qué efecto tendrá este cambio en el flujo eléctrico a través de la caja?

Carga positiva adentro de la caja, flujo saliente.

Ninguno, ya que la cantidad de líneas que atraviesen la caja serian las mismas sin importar las dimensiones de la caja, existiría un cambio en el flujo eléctrico si aumentáramos el valor de la carga ya que eta produciría una mayor cantidad de líneas que atravesaran la superficie de la caja.



2.- A fin de generar la cantidad máxima de energía eléctrica, los paneles solares se instalan de modo que estén aproximadamente de cara al Sol como sea posible. Explicar en qué sentido esta orientación es análoga a la obtención del flujo eléctrico máximo a través de una superficie plana.

Esta orientación se relaciona con la relación en que entre mayor ángulo de captación del sol tengan los paneles solares, mayor será la cantidad de rayos recibidos por estos y mayor la cantidad de energía generada, esto es igual en relación al flujo eléctrico, entre mayor cantidad o mas líneas de fuerza atraviesen una superficie plana mayor será el valor del flujo eléctrico


3.- Una hoja plana de papel con área de 0.25 m^2 está orientada de modo tal que la normal a la hoja forma un ángulo de 60º con un campo eléctrico cauniforme cuya magnitud es de 14 N/C, a) Hallar la magnitud del flujo eléctrico a través de la hoja; b) Depende de la respuesta del inciso a) de la forma de la hoja? Por que?; c) Con qué ángulo Φ entre la normal a la hoja y campo eléctrico es la magnitud del flujo a través de la hoja i) máxima? ii) mínima? Explicar las respuestas.

a)

A= 0.25 m2

θ= 60̊ = (14N/C)(cos60̊)(0.25 m2 )

=1.75 N m2 /C

E= 14 N/C

Φ= ¿?


b) No, porque si se conoce el valor del área total, la respuesta no depende de la forma de la superficie.


c) i) con un angulo totalmente perpendicular al flujo = 90̊ la magnitud del flujo es Maxima.

ii) con un angulo paralelo al flujo la magnitud del flujo es minima.



4.- Un cubo tiene lados de longitud L. Está colocado con un vértice en el origen como se muestra en la figura. El campo eléctrico es uniforme y está dado por E = - Bi, + Cj – Dk, donde B, C y D son constantes positivas. A) Hallar el flujo eléctrico a través de cada una de las seis caras del cubo S1, S2, S3, S4, S5, S6. b) Hallar el flujo eléctrico a través de todo el cubo


Cuestionario Equipo 8


Ley de Gauss.

1.- Cuál es el flujo eléctrico total a través de una superficie que encierra totalmente un ion litio negativo? Cómo influiría en la respuesta el hecho de que se extendiera la superficie sin dejar de encerrar el ion (y ninguna otra carga)?

 \varepsilon =( 9 X 10^9)    (1 X 10^-^9) / (0.60 X 10^-^1^0)mm^2


 \Phi= \epsilon  4\pi r^2 = 1.5 X 10 ^1^0^m^m^2 X 4\pi (0.60 X 10^-^1^0)mm^2 = - 6.7858 x 10^-^1^0 C

litio----radio ionico= (0.60 X 10^-^1^0)mm^2


2.- Se coloca una cantidad conocida de carga Q en el conductor de forma irregular que se muestra en la figura. Si se conoce el tamano y la forma del conductor, Se puede utilizar la ley de Gauss para calcular el campo eléctrico en una posición arbitraria externa al conductor?

Si porque con la ley de gauss podemos calcular tanto el campo electrico interior de la particula como el exterior.


3.- Una superficie cerrada contiene una carga neta de -3.6 uC. Cuál es el flujo eléctrico neto a través de la superficie?, b) El flujo eléctrico a través de la superficie cerrada resulta ser de 780 N m^2/C, Qué cantidad de carga encierra la superficie?, c) La superficie cerrada del inciso b) es un cubo de con lados de 2.5 cm de longitud. Con base en la información dada en el inciso b), Es posible saber dónde está la carga dentro del cubo?. Explicar la respuesta.

lado= 2.5 cm  \varepsilon = (9 X 10^9)(-3.5 X 10^-^9) / (0.0125 X 10^-^2m) = (-2.07 X 10^-^9C) vol= (2.5) = 0.0125m


 \Phi= \epsilon  4\pi r^2 = (-2.07 X 10^-^9C) X 4\pi (0.0125 X 10^-^2 m) = (-4.06 X 10^-^1^6)


Sacamos el radio del cubo dividiendo el valor de la arista entre 2, despues de eso podremos facilmente sacar el campo electrico aplicando la formula de la ley de gauss y una vez obteniendo ese resultado sacaremos el flujo electrico con la formula de  \Phi= \epsilon  4\pi r^2 y listo.


4.- En cierta región del espacio el campo eléctrico E a) es uniforme. Utilizar ley de Gauss y verificar que esta región de espacio debe ser eléctricamente neutra; es decir, la densidad volumétrica de carga ρ debe ser cero, b) Es cierta esta aseveración a la inversa; es decir, que en una región del espacio donde no hay carga E debe ser uniforme? Explicar la respuesta.

Nos piden que saquemos el campo electrico y como no tenemos la carga pero tenemos el radio y el flujo, podemos usar la formula del flujo electrico para determinar el campo electrico y una vez determinado despejaremos la Q en la formula y obtendremos el resultado.



Cuestionario Equipo 9

Movimiento de una carga en un campo eléctrico: Introducción


1.- Una superficie gaussiana esférica encierra una carga puntual q. Si la carga puntual se des plaza del centro de la esfera a un punto alejado del centro, Cambia el campo eléctrico en un punto de la superficie? Cambia el flujo total a través de la superficie gaussiana? Explicar la respuesta.

2.- Una esfera metálica sólida con un radio de 0.45 m tiene una carga neta de 0.25 nC. Hallar la magnitud del campo eléctrico, a) En un punto situado a 0.1m afuera afuera de la superficie de la esfera; b) en un punto dentro de la esfera, a 0.1 m debajo de la superficie.

3.- En una demostración de clase de física se coloca una carga de - 0.18 uC en el domo esférico de un generador Van de Graaff; a) A que distancia del centro del domo se debe sentar usted para que el campo eléctrico en ese punto no exceda el máximo recomendado de 614 N/C (De acuerdo con las normas de seguridad del IEEE, Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos, los seres humanos deben evitar la exposición prolongada a campos eléctricos de magnitudes mayores que 614 N/C).

Cuestionario Equipo 10

Moviendo en un campo eléctrico: Problemas

1.- La ley de Coulomb y la ley de Gauss son totalmente equivalentes? Hay alguna situación de tipo electrostático en la que una sea válida y la otra no? Explicar el razonamiento.

2.- Cuántos electrones en exceso se deben agregar a un conductor esférico aislado de 32 cm de diámetro para producir un campo eléctrico de 1150 N/C inmediatamente afuera de su superficie?

3.- Una línea con carga uniforme y muy larga tiene una carga en cada unidad de longitud de 4.8 uC/m y yace a lo largo del eje de las x. Una segunda línea con carga uniforme y larga tiene una carga en cada unidad de longitud de
– 2.4 uC/m y es paralela al eje de las x en y = 0.4 m; Cuál es el campo eléctrico neto (magnitud y dirección) en los puntos siguientes del eje de las y: a) y = 0.2 m, b) y = 0.6 m?

Cuestionario Equipo 11

Potencial Eléctrico: Introducción Cualitativa.

1.- Cuál es la energía potencial total del siguiente sistema de tres cargas puntuales positivas, Q1 = Q2 = 2 uC que interactúan con una tercera carga Q3 = 4 uC. ¿Es positivo o negativo el resultado? ¿Cuál es la interpretación física de este signo?


2.- Si el potencial eléctrico en cierto punto es cero. ¿Debe ser igual a cero el campo eléctrico en ese punto? (Sugerencia considérese el campo de un dipolo eléctrico y el potencial de dos cargas puntuales)

3.- Una partícula pequeña tiene una carga de – 5 uC y una masa de 2 x 10^-4 Kg. Se traslada desde el punto A, donde el potencial eléctrico es Va = + 200 V, al punto B, donde el potencial eléctrico es Va = + 800 V. La fuerza eléctrica es la única fuerza que actúa sobre la partícula. Ésta tiene una rapidez de 5 m/s en el punto A. Cuál es su rapidez en el punto B? Se traslada con más rapidez o más lentamente en B que en A? Explicar la respuesta.

4.- La dirección de un campo eléctrico uniforme es hacia el este. El punto B está a 2 m al oeste del punto A, el punto C está a 2 m al este del punto A, y el punto D está 2 m al sur del A. Con respecto a cada punto, Es el potencial en ese punto mayor, menor o el mismo que en el punto A. Explicar el razonamiento en el que se fundamentan sus respuestas?
Cuestionario Equipo 12

Potencial Eléctrico Campo y Fuerza.

1.- Si el campo eléctrico en cierto punto es cero, Debe ser inevitable que el potencial eléctrico sea cero en ese punto? (Sugerencia: Considerar el efecto de un campo de un anillo con carga).

El potencial eléctrico en cierto punto no puede ser 0, ya que es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva Q desde el infinito hasta ese punto, por lo tanto es un número positivo, por lo tanto, en condiciones de campo eléctrico nulo el potencial asociado es constante.

2.- Cómo cambiarían los diagramas de la siguiente figura si se invirtiera el signo de cada carga?

Pues, no viene ninguna figura aquí, pero tomando en cuenta esta:

En esta figura tiene una q1= -5µC, y

la q2 = 2 µC, podemos ver que el campo eléctrico que ejerce la carga 1, es mayor debido a la carga de -5, y tiene una atracción con la carga 2, por tener signos contrarios

Al cambiarle el signo a la carga, vemos que si tiene la misma intensidad, y las dos siguen teniendo atracción una con la otra, simplemente cambia el signo de la carga, ya que en este punto solo indica, invertir el signo, mas no la carga.


3.- Una carga eléctrica total de 3.5 nC está distribuida uniformemente en la superficie de una esfera metálica con un radio de 24 cm. Si el potencial es cero en un punto en el infinito, hallar el valor del potencial a las distancias siguientes del centro de la esfera: a) 48 cm; b) 24 cm; c) 12 cm.


a) 48 cm

= (9x109 Nm2/C2)(3.5x10-9 C) / (.48 m)2 = 136.71 N/C

b) 24 cm

= (9x109Nm2/C2)(3.5x10-9C) / (.24 m)2 = 546.875 N/C

c) 12 cm

= (9x109Nm2/C2)(3.5x10-9C) / (.12 m)2 = 2187.5 N/C


Un anillo delgado con carga uniforme tiene un radio de 15 cm y una carga total de + 24 nC. Se coloca un electrón sobre el eje del anillo, a una distancia de 30 cm de su centro, obligándolo a permanecer en reposo sobre el eje del anillo. Después se deja libre el electrón; a) Describa el movimiento consecutivo del electrón, b) Hallar la rapidez del electrón cuando éste alcanza el centro del anillo.

Cuestionario Equipo 13

Potencial Eléctrico, Energía y Potencia.

1.- En cierta región del espacio el potencial está dado por V = A + Bx + Cy^3 + Dz^2, donde A, B, C y D son constantes. Cuál es el campo eléctrico en esta región?


1.- En cierta región del espacio el potencial está dado por V = A + Bx + Cy^3 + Dz^2, donde A, B, C y D son constantes. Cuál es el campo eléctrico en esta región?


V=x+3cy2+2dz


2.- Dos placas metálicas paralelas grandes tienen cargas opuestas de igual magnitud. Las separan una distancia de 45 mm y la diferencia de potencial entre ellas es de 360 V, a) Cuál es la magnitud del campo eléctrico (se supone uniforme) en la región entre las placas?, b) Cuál es la magnitud de la fuerza que este campo ejerce sobre una partícula con una carga de + 2.4 nC?, c) Con base en los resultados del inciso b), calcular el trabajo realizado por el campo sobre la partícula cuando ésta se traslada de la placa de mayor a la de menor potencial; d) Compare el resultado del inciso c) con el cambio de energía potencial de la misma carga, calculado a partir del potencial eléctrico.


2.- Dos placas metálicas paralelas grandes tienen cargas opuestas de igual magnitud. Las separan una distancia de 45 mm la Diferencia de potencial entre ellas es de 360 V,

D=45mm

V1-V2=360V

a) Cuál es la magnitud del campo eléctrico (se supone uniforme) en la región entre las placas?,

donde:

V1 - V2 es la diferencia de potencial

E es la Intensidad de campo en newton/culombio

r es la distancia en metros entre los puntos 1 y 2

entonces:

8000= E

b) Cuál es la magnitud de la fuerza que este campo ejerce sobre una partícula con una carga de + 2.4 nC?,

F= Eq

F=8000(2.4X109)

F=1.92X1013

c) Con base en los resultados del inciso b), calcular el trabajo realizado por el campo sobre la partícula cuando ésta se traslada de la placa de mayor a la de menor potencial;

Ep=q(VAB)

Ep=2.4X109(360V)

Ep=8.64X1011

d) Compare el resultado del inciso c) con el cambio de energía potencial de la misma carga, calculado a partir del potencial eléctrico.

Ep=q(VAB)

Ep=2.4X109(360V)

Ep=8.64X1011