Electrostatica prepa

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electrostática
Estudia las cargas eléctricas en reposo
Campo eléctrico
Las cargas eléctricas influyen sobre la región que está a su alrededor, llamada campo eléctrico.
El electrón y todos los cuerpos electrizados tienen a su alrededor un campo eléctrico cuya fuerza se manifiesta sobre cualquier carga cercana a su zona de influencia.
Líneas de fuerza
Como el campo eléctrico no se puede ver, el inglés Michael Faraday introdujo, en 1823, el concepto de líneas de fuerza para poder representarlo gráficamente.
Intensidad del campo eléctrico
Para poder medir la intensidad del campo eléctrico producido por una carga eléctrica, se emplea una carga positiva muy pequeña, llamada carga de prueba. Si la carga de prueba recibe una fuerza eléctrica, decimos que existe un campo eléctrico, cuya fórmula es:
La magnitud de la intensidad del campo eléctrico disminuye a medida que aumenta la distancia.
Si se desea calcular la intensidad del campo eléctrico a una determinada distancia r de una carga q se utiliza la siguiente fórmula:
Potencial eléctrico
Una carga eléctrica situada dentro de un campo eléctrico tendrá una energía potencial eléctrica debido a su capacidad para realizar trabajo sobre otras cargas
Potencial eléctrico en un punto de una carga
Diferencia de potencial
La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera Ay B es igual al trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas al mover una carga de prueba desde el punto A al B:
La diferencia de potencial también recibe los nombres de VOLTAJE y de tensión. Al igual que el potencial eléctrico, la diferencia de potencial es una magnitud escalar.
Campo eléctrico uniforme
Un campo eléctrico uniforme se tiene cuando existe un campo constante en magnitud y dirección, como el formado por dos placas metálicas planas y paralelas con cargas de igual magnitud, pero signo contrario.
Ejercicio 1
Ejercicio 2.- Entre dos placas separadas a una distancia de 2 cm existe una diferencia de potencial de 400 V. Calcular:
¿Cuál es la magnitud de la intensidad del campo eléctrico entre las placas?
¿Qué magnitud de fuerza recibirá una carga de 3nC al encontrarse entre las dos placas?
Ejercicio de aplicación:
Una diferencia de potencial de 90 mV existe entre las superficies interior y exterior de una membrana celular. La superficie interior es negativa en relación con la superficie exterior. ¿Cuánto trabajo se requiere para expulsar un ión de sodio positivo () del interior de la célula?
Tarea tercer parcial
1.- Un protón (m=1.67x〖10〗^(-27) kg) se acelera a partir del reposo en un campo eléctrico uniforme de 500 N/C. Cierto tiempo después, su rapidez es de 1.2x106 m/s. Encuentre la magnitud de la aceleración del protón.
2.- La diferencia de potencial entre las placas de aceleración de un aparato de TV es aproximadamente de 30 kV. Si la distancia entre esas placas es de 2 cm, encuentre la magnitud del campo eléctrico uniforme en esta región.
3.- Encuentre el potencial eléctrico a 1 cm de una partícula alfa.
4.- Dos esferas metálicas pequeñas, cada una de masa 0.2g, están suspendidas como péndulos por medio de hilos ligeros desde un punto común, como muestra la figura. Las esferas tienen la misma carga eléctrica, y se comprobó que las dos alcanzan el equilibrio cuando cada hilo tiene un ángulo de 10° con respecto a la vertical. Si cada hilo tiene una longitud de 30 cm ¿cuál es la magnitud de la carga en cada esfera?
5.- Tres cargas idénticas se encuentran a lo largo de un círculo de 1 m de radio con ángulos 30°, 150° y 270°, como muestra la figura ¿Cuál es el campo eléctrico resultante en el centro del círculo?