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PROBLEMAS SOBRE LEY DE COULOMB Y CAMPO ELECTRICO

1.- Calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = 2 milicoulombs, q2 = 4 milicoulombs, al estar separadas en el vacío por una distancia de 30 cm.(8x105 N repulsión)

2.- Determinar la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son q1 =-3 microcoulobs y q2 = 4 microcoulombs al estar separadas en el vacío 50 cm. (0.432 N, atracción)

3.- Una carga de -3x10-2 ues se encuentra en el aire a 15 cm de otra carga de -4x10-2 uesa) ¿Cuál es la fuerza eléctrica entre ellas? (5.333x10-6 dinas repulsión)b) ¿Cuál sería la fuerza eléctrica entre ellas si estuvieran sumergidas en aceite? ( 1.9x10-6 dinas repulsión)

4.- Una carga eléctrica de 2 se encuentra en el aire a 60 cm de otra carga. La fuerza con la que se rechazan es de 3x10-1 N ¿Cuánto vale la carga desconocida? (6μc)

Permitividad Relativa de Algunos Medios

Medio Aislador Permitividad relativa ( )

Vacío 1

Aire 1.0005

Gasolina 2.35

Aceite 2.8

Vidrio 4.7

Mica 5.6

Glicerina 45

Agua 80.5

La ecuación de la ley de Coulomb solo es válida cuando las cargas se encuentran en el vacío o en forma muy aproximada si están en el aire. Si entre las cargas existe otro medio la fuerza eléctrica sufre una disminución; la relación entre la fuerza eléctrica entre dos cargas en el vacío y éstas misma en otro medio recibe el nombre de permitividad relativa y matemáticamente viene dada por:

Donde:

= Permitividad relativa (adimensional)

= Fuerza eléctrica en el vacío

= Fuerza eléctrica en el otro medio

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5.- Una carga de 5 se encuentra en el aire a 20 cm de otra carga de -2 como se aprecia a continuación:

20 cm

q1 F1 F2 q2

a) ¿Cuál es el valor de la fuerza F1 ejercida por q2 sobre q1? (2.25 N atracción)b) ¿El valor de la fuerza F2 ejercida por q1 sobre q2 es igual o diferente a F1? (igual)c) ¿Cuál sería la fuerza eléctrica entre las cargas si estuvieran sumergidas en agua?

(0.028 N)

6.- Determine la distancia a la que se encuentran dos cargas eléctricas de 7x10-8 C, al rechazarse con una fuerza de 4.41x10-3 N (0.1 m)

7.- Una carga q1 = 2 se encuentra a una distancia de 20 cm de otra carga q3 = 8 , como se ve en la figura. Determinar el valor de la fuerza resultante y su sentido, sobre una carga q2 = -4 al ser colocada en medio de las otras dos cargas.( 21.6 N hacia la derecha)

q1 q2 q3

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8.- Una carga q1 = -3 recibe una fuerza de atracción debido a dos cargas q2 = 8 y q3 = 7 que se encuentran distribuidas como señala la siguiente figura. Determinar la fuerza eléctrica resultante que actúa sobre q1, así como el ángulo que forma respecto al eje horizontal. (1.148 N, 41.19° a partir de “x” en el cuadrante I) q3

0.5 m

q1 q2

0.5 m

9.- Determinar el valor de la fuera eléctrica entre dos cargas cuyos valores son de q1 = -5 y q2 = -4 al estar separadas en el vacío por una distancia de 20 cm. (4.5 N repulsión)

10.- Calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son q1 = -2 mC y q2 = 6 mC al estar separadas en el vacío por una distancia de 40 cm. Determinar el valor de la fuerza eléctrica si estuvieran sumergidas en agua. (6.75x105 N atracción, 8385.09 N)

11.- Una carga de 7x10-1 ues se encuentra en el aire a 10 cm de otra carga de 3x10 -1 ues determinar el valor de la fuerza eléctrica entre ellas. Calcular también el valor de la fuerza eléctrica si estuvieran sumergidas en gasolina. (2.1x10-3 dinas repulsión 8.94x10-4 dinas)

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12.- La fuerza con la que se rechaza una carga de 8 con otra, es de 4 x 10-1 N. Determinar el valor de la carga desconocida, si las dos cargas están en el aire a una distancia de 50 cm. (1.38888 μc)

13.- Una carga de -3 se encuentra en el vacío a 30 cm de otra carga de 6 .a) Determinar el valor de la fuerza ejercida por q2 sobre q1 (1.8 N atracción)b) Determinar el valor de la fuerza ejercida por q1 sobre q2 (igual)c) Calcular el valor de la fuerza si estuvieran sumergidas en aceite (0.643 N)

14.- Dos cargas iguales se encuentran en el aire a 20 cm de distancia y se rechazan con una fuerza de 8 x 10-1 N ¿Cuánto vale cada carga? (1.89 μc)

15.- Calcular la distancia a la que se encuentran dos cargas eléctricas de 4 x 10 -7 C cada una, al rechazarse con una fuerza de 5 x 10-2 N (0.17 m)

16.- Calcular la fuerza de repulsión entre dos protones que se encuentran a una distancia de 4.2 x 10-15 m en un núcleo de cobalto (13.15 N repulsión)

17.- Una carga q1 = -9 se encuentra a una distancia de 30 cm de otra carga q3=-3 si una carga q2 = 5 se coloca en medio de las cargas q1 y q3 calcular la fuerza resultante sobre q2 así como su sentido. (12 N a la izquierda)

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18.- Una carga q1 = 2 recibe una fuerza de atracción debido a dos cargas q2 = -7 y q3 = -6 distribuidas como se muestra a continuación. Calcular la fuerza resultante que actúa sobre q1 así como el ángulo formado respecto al eje horizontal.(1.84 N, 40.6° de “x” en el cuadrante II)

q3

0.3 m

q2 q1

0.3 m

19.- 11.- Tres cargas cuyos valores son: q1 = 3C, q2 = 5C y q3 = 7C, están colocadas en los vértices de un triangulo equilátero, que mide 40 cm en cada uno de sus lados; como se ve en la figura:

+ q1 = 3C 600

40 cm

600 600

+ +

q2 = 5 C q3 = 7Ca) Dibuje el diagrama de las fuerzas eléctricas a las que se encuentra sujeta la carga

q1 debido a q2 y q3.b) Cual es el valor de la fuerza resultante sobre la carga q1.c) ¿Qué ángulo forma la fuerza resultante respecto al eje horizontal?

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20.- Una carga de prueba de 3 x 10-7 C recibe una fuerza horizontal hacia la derecha de 2 x 10-4 N. ¿Cuál es el valor de la intensidad del campo eléctrico en el punto donde está colocada la carga de prueba? (666.666 N/C)

21.- Una carga de prueba de 2 se sitúa en un punto donde la intensidad del campo eléctrico es de 5 x 102 N/C ¿Cuál es el valor de la fuerza que actúa sobre ella?(1x10-3 N)

22.- Calcular la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 50 cm de una carga de 4 (144000 N/C)

23.- La intensidad del campo eléctrico producido por una carga de 3 en un punto determinado es de 6 x 106 N/C ¿A qué distancia del punto considerado se encuentra la carga? (0.06708 m)

24.- Calcular la intensidad del campo eléctrico en el punto medio entre dos cargas puntuales cuyos valores son: q1 = 6 y q2 = 4 separadas a una distancia de 12 cm como se muestra a continuación: (5x106 N/C a la derecha)

q1 PM q2

25.- Determinar la intensidad del campo eléctrico en el punto medio entre dos cargas puntuales de q1 = 8 nC y q2 = -3 nC separadas por una distancia de 14 cm (20204.08 N/C a la derecha)

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26.- Determine el valor de la intensidad del campo eléctrico en un punto donde se coloca una carga de prueba de 7 , la cual recibe una fuerza eléctrica vertical hacia arriba de 5 x 10-3 N (714.28 N/C)

27.- Determinar el valor de la fuerza que actúa sobre una carga de prueba de 2 x 10-7 C al situarse en un punto en el que la intensidad del campo eléctrico tiene un valor de 6 x 104 N/C (0.012 N)

28.- Calcular la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 40 cm de una carga de 9 (506250 N/C)

29.- La intensidad del campo eléctrico producido por una carga es de 4 x 105 N/C a 50 cm de distancia de ésta ¿Cuál es el valor de la carga eléctrica? (1.11x10-5 C)

30.- La intensidad del campo eléctrico producido por una carga de 7 en un punto determinado es de 5 x 105 N/C ¿A qué distancia del punto considerado se encuentra la carga? (0.355 m)

31.- Determinar la intensidad del campo eléctrico en el punto medio entre dos cargas puntuales iguales de 5 cada una separadas 15 cm. (Cero)