FísicaMedioProblema · 2 pts
Campo y potencial eléctrico
Comunidad de Madrid · 2023 · Julio
Enunciado
Una carga situada en un punto del plano da lugar a un potencial de y a un campo eléctrico en el origen de coordenadas.
a) Determine el valor de la carga y su posición.
b) Se trae una segunda carga desde el infinito hasta el origen de coordenadas, proceso en el que la fuerza ejercida por la primera carga realiza un trabajo de . Determine el valor de la segunda carga.
Dato: Constante de la ley de Coulomb, .
a) Determine el valor de la carga y su posición.
b) Se trae una segunda carga desde el infinito hasta el origen de coordenadas, proceso en el que la fuerza ejercida por la primera carga realiza un trabajo de . Determine el valor de la segunda carga.
Dato: Constante de la ley de Coulomb, .
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Resultado
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Estrategia
Tenemos dos ecuaciones para dos incógnitas: el potencial, , y el módulo del campo, . Al dividirlas se va la carga y queda la distancia; con ella, la carga. El potencial positivo dice que la carga es positiva, y una carga positiva crea un campo que se aleja de ella: si en el origen el campo apunta hacia , la carga tiene que estar en el semieje positivo.
Para el apartado b), el trabajo que hace el campo al traer una carga desde el infinito es . Como sabemos el trabajo y el potencial en el origen, despejamos .
Para el apartado b), el trabajo que hace el campo al traer una carga desde el infinito es . Como sabemos el trabajo y el potencial en el origen, despejamos .
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Desarrollo
a) Si es la distancia de la carga al origen:Dividiendo la primera entre la segunda:Y con la expresión del potencial:La carga es positiva (), así que su campo apunta alejándose de ella. En el origen el campo va hacia , luego la carga está a en el sentido :b) El trabajo que realiza la fuerza eléctrica al llevar la carga desde el infinito (donde ) hasta el origen es:Despejamos la carga:Es positiva, como cabía esperar: el trabajo del campo es negativo porque las dos cargas se repelen y hay que empujar a (con una fuerza externa) para acercarla.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)3
Consejo
Cuando te den y de una misma carga puntual, el cociente es directamente la distancia: es el truco de este tipo de ejercicios.
Para la posición, razona con el sentido del campo: sale de las cargas positivas y entra en las negativas. Y en el trabajo, distingue el del campo () del de la fuerza externa, que es el mismo con el signo cambiado.
Paso 1 de 3
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