FísicaFácil2 pts

Campo y potencial eléctrico

Extremadura · 2018 · Julio · Opción A
Enunciado
A una distancia rr, el potencial eléctrico creado por una carga QQ es 1800 V1800\ \text{V} y el campo eléctrico es 600 N/C600\ \text{N/C}. Determina el valor:

a) de rr;

b) de QQ.

(Calificación de cada apartado, 1 punto).

Datos: K=9⋅109 N m2/C2K = 9\cdot 10^{9}\ \text{N}\,\text{m}^2/\text{C}^2.
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Resultado
  r=3 m  \boxed{\;r = 3\ \text{m}\;}  Q=6⋅10−7 C=0,6 μC  (positiva)  \boxed{\;Q = 6\cdot 10^{-7}\ \text{C} = 0{,}6\ \mu\text{C}\ \ (\text{positiva})\;}
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Estrategia

Para una carga puntual, el potencial y el módulo del campo a una distancia rr son V=KQ/rV = KQ/r y E=KQ/r2E = KQ/r^2. Son dos ecuaciones con dos incógnitas: al dividirlas, KQKQ se simplifica y queda directamente r=V/Er = V/E. Con rr conocida, cualquiera de las dos da QQ.
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Desarrollo

a) Escribimos el potencial y el módulo del campo creados por la carga puntual QQ a la distancia rr:V=K Qr=1800 VE=K ∣Q∣r2=600 N/CV = K\,\frac{Q}{r} = 1800\ \text{V}\qquad E = K\,\frac{|Q|}{r^2} = 600\ \text{N/C}Como el potencial es positivo, la carga QQ es positiva y ∣Q∣=Q|Q| = Q. Dividiendo la primera entre la segunda, se simplifica KQKQ:VE=KQ/rKQ/r2=r⟹r=1800 V600 N/C=3 m\frac{V}{E} = \frac{KQ/r}{KQ/r^2} = r\quad\Longrightarrow\quad r = \frac{1800\ \text{V}}{600\ \text{N/C}} = 3\ \text{m}(El cociente V/(N/C)=J/C⋅C/N=J/N=m\text{V}/(\text{N/C}) = \text{J/C}\cdot\text{C/N} = \text{J/N} = \text{m}, como debe ser.)

b) Despejamos QQ de la expresión del potencial:Q=V rK=1800⋅39⋅109=6⋅10−7 C=0,6 μCQ = \frac{V\,r}{K} = \frac{1800\cdot 3}{9\cdot 10^{9}} = 6\cdot 10^{-7}\ \text{C} = 0{,}6\ \mu\text{C}La carga es positiva, como ya habíamos visto por el signo del potencial. Comprobamos con el campo:E=K Qr2=9⋅109⋅6⋅10−732=600 N/C ✓E = K\,\frac{Q}{r^2} = \frac{9\cdot 10^{9}\cdot 6\cdot 10^{-7}}{3^2} = 600\ \text{N/C}\ \checkmark
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Consejo

Cuando te den a la vez VV y EE de una carga puntual, divide: V/E=rV/E = r sin necesidad de conocer la carga. Es el atajo que convierte el problema en una línea.

Para el signo de QQ fíjate en el potencial, no en el campo: el módulo EE siempre es positivo, pero VV tiene el signo de la carga.
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