Dos cargas eléctricas positivas e iguales (q=92,25⋅10−7C) están fijas en sus posiciones y separadas 18cm (véase figura). Se pide:Dos cargas q positivas a 9 cm por encima y por debajo de un punto O; sobre la mediatriz, A está a 12 cm de O y B a 28 cm más allá de Aa) El campo eléctrico en el punto A de la figura (indicar con un esquema su dirección y sentido).
b) El potencial eléctrico en los puntos A y B.
c) El trabajo necesario para llevar una carga de +5⋅10−9C desde el punto B hasta el punto A. Interpretar el signo de este trabajo.
Constante de la ley de Coulomb: k=9⋅109N m2/C2.
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Resultado
EA=5,90⋅106N/C (de O hacia B)VA=1,11⋅106VVB=4,05⋅105VWext=3,51⋅10−3J
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Estrategia
A y B están sobre la mediatriz: las componentes verticales de los campos se anulan y las horizontales se suman. Distancias: a A, 92+122=15cm; a B (a 40cm de O), 92+402=41cm. El trabajo externo es q′(VA−VB).
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Desarrollo
kq=9⋅109⋅9,225⋅10−6=8,30⋅104V ma) Cada carga crea en A un campo de móduloE1=0,152kq=0,02258,30⋅104=3,69⋅106N/Cdirigido alejándose de ella. Las componentes verticales se cancelan; las horizontales (cosα=12/15=0,8) se suman:EA=2E1cosα=2⋅3,69⋅106⋅0,8=5,90⋅106N/Cdirigido a lo largo de la mediatriz, alejándose de las cargas (de O hacia B).
b)VA=0,152kq=1,107⋅106VVB=0,412kq=4,05⋅105Vc) Trabajo que debe hacer un agente externo para llevar q′=5⋅10−9C de B a A:Wext=q′(VA−VB)=5⋅10−9(1,107⋅106−4,05⋅105)=3,51⋅10−3JEs positivo: la carga positiva se acerca a las otras dos, que la repelen, así que hay que empujarla. El campo realiza un trabajo de −3,51⋅10−3J y la energía potencial de la carga aumenta en esa cantidad.
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Consejo
En problemas con simetría, busca qué componentes se anulan antes de calcular: ahorra la mitad del trabajo.
Paso 1 de 3
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