jueves, 24 de noviembre de 2016
Preguntas de repaso
5.
Preguntas
de repaso
1. ¿Cuál
es el significado de la expresión acción a distancia?
Respuesta: Se
trata de cuando su centro de gravedad está muy separado; como por ejemplo si se
lanza al aire una pelota esta describe una trayectoria curva porque hay una
interacción entre la pelota y la tierra.
2. ¿Cómo
es que el concepto de campo elimina la idea de acción a distancia?
Respuesta: Porque todo objeto está
en contacto con el campo gravitacional y esto hace que se destruya el concepto
de acción a distancia.
3. ¿En
que se parece el campo gravitacional y el campo eléctrico?
Respuesta: Son similares en que un
campo gravitacional mantiene en órbita un satélite alrededor del planeta y un
campo eléctrico mantiene en órbita un electrón alrededor de un protón.
4. ¿Por
qué se considera el campo eléctrico como una cantidad vectorial?
Respuesta: Porque tiene magnitud y
dirección.
5.
A. ¿Qué
son las líneas de campo eléctrico?
Respuesta:
Se trata de una cantidad vectorial y se representa por medio de vectores.
B. ¿Cómo
es la dirección de estas líneas en comparación con la dirección de la fuerza
que se ejerce sobre una carga de prueba positiva colocada en la misma región?
Respuesta: Toda
carga positiva irradia vectores hacia fuera de la carga
6. ¿Cómo
se indica la intensidad de un campo eléctrico cuando se representa por medio de
líneas de campo?
Respuesta: Se indica por medio de la
magnitud que adquiere cada vector de esa forma sabremos la intensidad que tiene
cada fuerza eléctrica.
7. ¿Qué aspecto tienen las líneas de campo cuando
la intensidad del campo es la misma en todos los puntos de una región?
Respuesta: las lineas correspondientes a una sola carga se prolongan hasta el infinito.
8. ¿Por
qué no corren peligro los ocupantes de un auto al que le cae un rayo?
Respuesta: Por
qué lo electrones que caen al auto se repelen mutuamente y se reparten sobre la
superficie metálica del vehículo para descargarse finalmente en la tierra.
9. ¿Qué
relación existe entre la cantidad de trabajo que realizas sobre un objeto y su
energía potencial?
Respuesta: Se realiza trabajo cuando se
desplaza un objeto en la dirección de la fuerza la energía potencial está en
virtud a la ubicación del objeto.
10. ¿Cómo
se puede aumentar la energía potencial eléctrica de una partícula con carga que
se encuentra en un campo eléctrico?
Respuesta: Aumenta cuando se realiza
trabajo para empujar contra el campo eléctrico de algún otro objeto cargado.
11. ¿Qué le sucede a la energía potencial
eléctrica de una partícula con carga que está en un campo eléctrico cuando la
soltamos y queda en libertad para moverse?
Respuesta: Si se suelta la esfera se
acelerara alejándose y su energía potencial se transformara en energía
cinética.
12. Explica
claramente la diferencia entre energía potencial eléctrica y potencial
eléctrico.
Respuesta: la energía potencial
eléctrica se encarga de una comprimiendo de una sola carga mientras tanto la
potencia eléctrica es la representación de comprimiendo de dos o más cargas.
13. Si
realizas más trabajo para desplazar una mayor cantidad de carga cierta
distancia contra un campo eléctrico y aumentas la energía potencial eléctrica
en consecuencia ¿Por qué no se incrementa también el potencial eléctrico?
Respuesta: Porque el potencial eléctrico
estudia cantidades de energía muy grandes mientras la energía potencial
eléctrica estudia cantidades pequeñas por lo cual el su valor cambia en
consecuencia de la fuerza que se realiza para desplazar la carga.
14. La unidad de energía potencial eléctrica del
SI es el joule ¿Cuál es la unidad potencial eléctrico del SI?
Respuesta: El Volt
15. Para
que haya energía potencial eléctrica en un punto debe haber una carga en el mismo
¿Debe hacer carga también en un punto para que exista un potencial eléctrico?
Respuesta: Si debe de haber carga en ese
punto pero de la misma magnitud que tiene el potencial eléctrico.
16. ¿Cómo es la cantidad de carga en la superficie
interior de la esfera de un generador de van de graaff cargado en comparación
con la cantidad que hay en el exterior de la misma?
Respuesta: puede generar 20 millones de
voltios.
17. ¿Qué voltaje se puede acumular en un generador
de van de graaff de 1 m de radio antes que se produzca una descarga a través
del aire?
Respuesta: Puede generar 3 millones de
voltios.
Campos y Potencial Electricos
CAMPOS
Y POTENCIAL ELÉCTRICOS
En el espacio que nos rodea
comúnmente podemos observar los fenómenos de los campos eléctricos, el espacio
que rodea un imán es diferente a como seria
si el imán no estuviese hay. Si pones un sujetador de papeles en ese espacio veras que se mueve, también se
da en el común cuando frotamos una pluma de escribir en alguna tela sintética o
para no ir muy lejos en la pantalla de televisión por ende se observa que cada
uno de los ejemplos el objeto se altera esto se da a que contiene un campo de
fuerza.
Campos eléctricos
El campo de fuerza que rodea a una masa es un campo
gravitacional si lanzamos una pelota al aire esta describe una trayectoria en
curva esto se da porque hay una interacción entre la pelota y la tierra; entre
sus centros de gravedad para ser más exactos. Del mismo modo que el espacio que
rodea a la tierra o a cualquier otra masa está lleno de un campo gravitacional,
el espacio que rodea a toda carga eléctrica está lleno de un campo eléctrico.
Una fuerza gravitacional mantiene un satélite en órbita alrededor de un planeta
y una fuerza eléctrica mantiene un electrón en órbita alrededor de un protón.
El campo eléctrico tiene
magnitud y dirección su magnitud (intensidad) se puede medir con base en el
efecto que produce sobre las cargas que se encuentran en él. Imagina que
colocas una pequeña “carga de prueba”
positiva en el campo o donde es mayor la
fuerza que se ejerce sobre el campo de prueba.
En conclusión es un campo
físico que es representado mediante un
modelo que describe la interacción entre
cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se
describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de
valor q sufre los efectos de una
fuerza eléctrica F dada
por la siguiente ecuación:
Una forma más fácil de
describir un campo eléctrico consiste en el empleo de líneas de campo
eléctrico, llamadas también líneas de fuerza. El campo es más débil en los
puntos donde las líneas están más separadas. Las líneas correspondientes a una
sola carga se prolongan hasta el infinito mientras que las de dos o más cargas
opuestas emanan de una carga positiva y terminan en una carga negativa.
Algunas configuraciones de
campo eléctrico:
A)Líneas de campo alrededor de una sola carga positiva.
B)
Líneas de campo correspondientes a un par de
cargas iguales de signo contrario.
C)Líneas de campo uniformemente espaciadas
entre dos placas paralelas de cargas opuestas.
Líneas de campo eléctrico:
Es posible conseguir una
representación gráfica de un campo de fuerzas empleado las llamadas líneas de
fuerza. Son líneas imaginarias que describen, si se presentara, los cambios de
dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro. En el caso del campo
eléctrico, puesto que tiene magnitud y sentido, se trata de una cantidad
vectorial, y las líneas de fuerza o líneas de campo eléctrico indican las
trayectorias que seguirán las partículas positivas si se las abandonase
libremente a la influencia de las fuerzas del campo. El campo eléctrico será un
vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto considerado. Una carga
puntual positiva dará lugar a un mapa de líneas de fuerzas radiales, pues las
fuerzas eléctricas actúan siempre en la dirección de la línea que une a las
cargas interactúales, y dirigidas hacia a fuera porque las cargas móviles
positivas se desplazarían en ese sentido (fuerzas repulsivas).
En el caso del campo debido
a una carga puntual negativa el mapa de líneas de fuerza seria análogo, pero
dirigidas hacia la carga central. Como consecuencia de lo anterior, en el caso
de los campos debidos a varias cargas las líneas de fuerza nacen siempre de las
cargas positivas y mueren en las negativas. Se dice que por ello que las
primeras son << manantiales>>
y las segundas son <<sumideros>> de líneas de fuerza.
El escudo electrostático.
La ausencia de campo eléctrico
dentro de un conductor que contiene carga estática no se debe a la incapacidad
de un campo para penetrar en los metales si no a que los electrones del
interior del conductor pueden “asentarse” y dejar de moverse solo cuando el
campo eléctrico es cero. Por tanto, las cargas se disponen de tal manera que el
campo eléctrico sea nulo dentro del material.
No hay manera de construir
un escudo contra la gravedad porque esta solo atrae. No hay una gravedad
repulsiva capaz de anular la gravedad atractiva. Pero es muy sencillo construir
un escudo para resguardarse de un campo eléctrico. Basta rodearse, o rodear lo
que se desea proteger, de una superficie conductora si colocamos esta
superficie en un campo eléctrico de la intensidad que sea, las cargas libres de
la superficie conductora se distribuirán en la superficie del conductor de tal
modo que se anulen mutuamente todas las contribuciones al campo eléctrico
interno. es por esta razón que ciertos componentes electrónicos están dentro de
cajas metálicas y ciertos cables tienen una cubierta de metal; para
resguardarlos de toda actividad eléctrica externa.
Energía potencial eléctrica.
Es un tipo de energía
potencial (medida en julios en el S.I.) que resulta de la fuerza de Coulomb y
está asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales
en un sistema definido. No se debe confundir con el potencial eléctrico (medido
en voltios). El término "energía potencial eléctrica" se suele emplear
para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos que
varían con el tiempo, mientras que el término "Energía potencial
electrostática" hace referencia a la energía potencial en sistemas con
campos eléctricos constantes en el tiempo.
Potencial eléctrico
Se conoce como potencial
eléctrico al trabajo que un campo electrostático tiene que llevar a cabo para
movilizar una carga positiva unitaria de un punto hacia otro. Puede decirse,
por lo tanto, que el trabajo a concretar por una fuerza externa para mover una
carga desde un punto referente hasta otro es el potencial eléctrico.
Cabe mencionar que no se
debe confundir este concepto con el de energía potencial eléctrica, aunque
ambos estén relacionados en algunos casos, ya que este último es la energía que
tiene un sistema de cargas eléctricas de acuerdo con su posición.
Se habla que dos cargas en
la misma posición tienen dos veces más energía potencial que una sola; tres
cargas tendrán el triple de energía potencial; un grupo de diez cargas tendrán
diez veces más de energía potencial, y así sucesivamente.
Cabe mencionar que es
conveniente, cuando se trabaja con electricidad, considerar la energía
potencial eléctrica por unidad de carga. La energía potencial eléctrica por
unidad de carga es el cociente de la energía potencial eléctrica total entre la
cantidad de carga. En cualquier punto la energía potencial por unidad de carga
es la misma, cualquiera sea la cantidad de carga.
El concepto de energía
potencial por unidad de carga recibe un nombre especial: Potencial eléctrico.
La unidad del sistema
internacional que mide el potencial eléctrico en es el volt, así llamado en
honor al físico italiano alessandro volta, su símbolo es V. puesto que la energía
potencial se mide en joules y las cargas en coulombs.
Almacenamiento de energía
eléctrica.
Se puede almacenar energía
eléctrica en un dispositivo muy común que se conoce como capacitor. Casi todos los circuitos electrónicos de común cuentan con capacitores. En las tarjetas
madres de las computadoras se emplean capacitores de baja energía como
conmutadores de encendido y apagado. Debajo de cada tecla del computador hay un
capacitor. Los capacitores de las unidades de flash para cámara fotográfica
almacenan lentamente grande cantidades de energía que luego liberan con rapidez
al emitir el destello. Análogamente, aunque en una escala mucho mayor, se
almacenas cantidades enormes de energía en bancos de capacitores que alimentan
los láseres gigantes en ciertos laboratorios de investigación.
El capacitor más simple se
compone de dos placas conductoras separadas por una pequeña distancia y que no
están en contacto. Un capacitor cargado se descarga cuando se abre un camino
conductor entre las placas, la descarga de este puede ser una experiencia
traumática si uno es el camino conductor. La transferencia de energía puede ser
letal si el voltaje es elevado, como en la fuente de poder de un televisor
incluso después de que lo hemos apagado.
EL GENERADOR DE VAN DE
GRAAFF.
Es un dispositivo común de
laboratorio para acumular grandes voltajes. Se trata de la máquina de rayos que
solían utilizar los científicos locos de las viejas películas de ciencia ficción.
Modelo sencillo del
generador de van de graaff, una base cilíndrica aislante sostiene una gran
esfera hueca de metal. Una banda de caucho impulsada por un motor en el
interior de la base cilíndrica pasa junto a una especie de peine de dientes metálicos
que se mantiene a un elevado potencial eléctrico. Las puntas de las agujas
depositan por descarga eléctrica un suministro continuo de electrones en la
banda, el cual se transporta al interior de la esfera hueca de metal.
miércoles, 23 de noviembre de 2016
Ejercicios con 3 cargas electricas en eje x y eje y
Ejercicios con 3 cargas eléctricas en eje x y eje y
1. Determinar la magnitud de la fuerza que
actúa sobre Q1 donde las cargas eléctricas son Q1=2nc
Q2=3nc y Q4=5nc que se encuentran en reposo y en el vacío sobre el eje x y
el eje y las cuales están separadas por vectores que apuntan ala derecha si son
positivos y a la izquierda si son negativos. La distancia que separa Q1 de Q2
es de 2 m y la distancia que separa Q2 de Q3 es de 2 m.
De acuerdo con los datos anterior mente dichos tomamos
como referencia que las cargas tienen una unidad que es nc (nano coulomb) que
debemos de pasar a C (coulomb) y que posteriormente multiplicaremos por
K(constante) para saber cuál es la fuerza que ejerce Q2 sobre Q1 y Q3 sobre Q1.
Para calcular
la fuerza de interacción de las tres cargas eléctricas puntuales en reposo
aplicamos la ley de coulomb.
Primero
hayamos la fuerza ejercida de Q2 sobre Q1:
Luego la fuerza que ejerce Q3 sobre Q1:
La fuerza neta o resultante que actúa sobre q1 es de:
El Angulo es:
2.
Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre Q2 donde las
cargas eléctricas son Q1=2nc Q2=3nc y Q4=5nc que
se encuentran en reposo y en el vacío sobre el eje x y el eje y las cuales
están separadas por vectores que apuntan ala derecha si son positivos y a la
izquierda si son negativos. La distancia que separa Q1 de Q2 es de 2 m y la
distancia que separa Q2 de Q3 es de 2 m.
De acuerdo con los
datos anterior mente dichos tomamos como referencia que las cargas tienen una
unidad que es nc (nano coulomb) que debemos de pasar a C (coulomb) y que
posteriormente multiplicaremos por K(constante) para saber cuál es la fuerza
que ejerce Q1 sobre Q2 y Q3 sobre Q2.
Para calcular la fuerza de interacción de las tres cargas
eléctricas puntuales en reposo aplicamos la ley de coulomb.
Primero hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q2:
Luego la fuerza que ejerce Q3 sobre Q2:
La fuerza neta o resultante que actúa sobre q2 es de:
El Angulo es:
3. Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre Q3 donde las
cargas eléctricas son Q1=2nc Q2=3nc y Q4=5nc que
se encuentran en reposo y en el vacío sobre el eje x y el eje y las cuales
están separadas por vectores que apuntan ala derecha si son positivos y a la
izquierda si son negativos. La distancia que separa Q1 de Q2 es de 2 m y la
distancia que separa Q2 de Q3 es de 2 m.
De acuerdo con los
datos anterior mente dichos tomamos como referencia que las cargas tienen una
unidad que es nc (nano coulomb) que debemos de pasar a C (coulomb) y que
posteriormente multiplicaremos por K(constante) para saber cuál es la fuerza
que ejerce Q1 sobre Q3 y Q2 sobre Q3.
Para calcular la fuerza de interacción de las tres cargas
eléctricas puntuales en reposo aplicamos la ley de coulomb.
Primero hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q3:
Luego la fuerza que ejerce Q2 sobre Q3:
La fuerza neta o resultante que actúa sobre q3 es de:
El Angulo es:
4. Determinar la magnitud de la fuerza que actúa sobre Q2 donde las
cargas eléctricas son Q1=1nc Q2=2nc y Q4=3nc que
se encuentran en reposo y en el vacío sobre el eje x y el eje y las cuales
están separadas por vectores que apuntan ala derecha si son positivos y a la
izquierda si son negativos. La distancia que separa Q1 de Q2 es de 3 m y la
distancia que separa Q2 de Q3 es de 3 m.
De acuerdo con los
datos anterior mente dichos tomamos como referencia que las cargas tienen una
unidad que es nc (nano coulomb) que debemos de pasar a C (coulomb) y que
posteriormente multiplicaremos por K(constante) para saber cuál es la fuerza
que ejerce Q1 sobre Q3 y Q2 sobre Q3.
Para calcular la fuerza de interacción de las tres cargas eléctricas puntuales en reposo aplicamos la ley de coulomb.
Primero hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q2:
Luego la fuerza que ejerce Q3 sobre Q2:
La fuerza neta o resultante que actúa sobre q2 es de:
El Angulo es:
Ejercicios con 3 cargas electricas
1. Determinar la magnitud de la fuerza que
actúa sobre las cargas eléctricas Q1=10nc
Q2=5nc y Q3=2nc que se encuentran en reposo y en el vacío. La distancia que
separa Q1 de Q2 es de 10 cm y la distancia que separa Q2 de Q3 es de 5 cm.
De acuerdo con los datos anterior mente dichos tomamos
como referencia que las cargas tienen una unidad que es nc (nano coulomb) que
debemos de pasar a C (coulomb) y que posteriormente multiplicaremos por
K(constante) para saber cuál es la fuerza que ejerce Q1 sobre Q2 y Q2 sobre Q3.
Para calcular
la fuerza de interacción de las tres cargas eléctricas puntuales en reposo aplicamos
la ley de coulomb.
Primero
hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q2:
Luego la fuerza que ejerce Q2 sobre Q3:
La fuerza neta o resultante es de:
2. Determinar la magnitud de la fuerza que
actúa sobre las cargas eléctricas Q1=3nc
Q2=6nc y Q3=5nc que se encuentran en reposo y en el vacío. La distancia que
separa Q1 de Q2 es de 3 m y la distancia que separa Q2 de Q3 es de 1 m.
De acuerdo con los datos anterior mente dichos tomamos
como referencia que las cargas tienen una unidad que es nc (nano coulomb) que
debemos de pasar a C (coulomb) y que posteriormente multiplicaremos por
K(constante) para saber cuál es la fuerza que ejerce Q1 sobre Q2 y Q2 sobre Q3.
Para calcular la fuerza de interacción de las tres cargas
eléctricas puntuales en reposo aplicamos la ley de coulomb.
Primero hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q2:
Luego la fuerza que ejerce Q2 sobre Q3:
La fuerza neta o resultante es de:
3. Determinar la magnitud de la fuerza que
actúa sobre las cargas eléctricas Q1=2nc
Q2=-3nc y Q3=4nc que se encuentran en reposo y en el vacío. La distancia que
separa Q1 de Q2 es de 2 m y la distancia que separa Q2 de Q3 es de 2 m.
De acuerdo con los datos anterior mente dichos tomamos
como referencia que las cargas tienen una unidad que es nc (nano coulomb) que
debemos de pasar a C (coulomb) y que posteriormente multiplicaremos por
K(constante) para saber cuál es la fuerza que ejerce Q1 sobre Q2 y Q2 sobre Q3.
Para calcular la fuerza de interacción de las tres cargas
eléctricas puntuales en reposo aplicamos la ley de coulomb.
Primero hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q2:
Luego la fuerza que ejerce Q2 sobre Q3:
La fuerza neta o resultante es de:
4. Determinar la magnitud de la fuerza que
actúa sobre las cargas eléctricas Q1=1nc
Q2=-3nc y Q3=4nc que se encuentran en reposo y en el vacío. La distancia que
separa Q1 de Q2 es de 3 m y la distancia que separa Q2 de Q3 es de 3 m.
De acuerdo con los datos anterior mente dichos tomamos
como referencia que las cargas tienen una unidad que es nc (nano coulomb) que
debemos de pasar a C (coulomb) y que posteriormente multiplicaremos por
K(constante) para saber cuál es la fuerza que ejerce Q1 sobre Q2 y Q2 sobre Q3.
Para calcular la fuerza de interacción de las tres cargas
eléctricas puntuales en reposo aplicamos la ley de coulomb.
Primero hayamos la fuerza ejercida de Q1 sobre Q2:
Luego la fuerza que ejerce Q2 sobre Q3:
La fuerza neta o resultante es de:
