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Guía de problemas. Unidad 1
1) Las diferencias es que la ley de Gravitación Universal tiene en cuenta las masas de los
objetos que se atraen, mientras que la ley de Coulomb tiene en cuenta las cargas
eléctricas que se atraen o repelen (que no puede suceder con la fuerza gravitatoria
que es siempre de atracción). Además sus constantes presentan valores muy
diferentes. La constante de gravitación universal (G) es 6,6742x10-11 N.m2/Kg2 (un
valor muy pequeño) y la constante de Coulomb (K) es de 8.9x109 N.m2/C2 (un valor
bastante grande). La constante K es 1020 veces mayor que la gravitacional lo que
demuestra que el campo gravitatorio es muy débil comparado con el eléctrico.
2) Al frotar dos cuerpos ambos se cargan por transferencia de electrones, por lo que la
lana también estará cargada. El cuerpo que pierde electrones queda cargado
positivamente, mientras que el otro que los recibe se carga negativamente. Ambos
presentan la misma cantidad de carga neta (la de los electrones transferidos) pero de
signo distinto.
3) La teoría atómico-molecular puede justificar las diferentes propiedades eléctricas de
los materiales apelando a las fuerzas de atracción y repulsión (eléctricas) que están
presentes en las moléculas y los átomos. Los portadores de carga denotan partículas
libres capaces de portar una carga eléctrica. Algunos ejemplos son los huecos
presentes en los semiconductores producidos por falta de electrones. En soluciones
iónicas, los portadores de carga son los cationes y aniones disueltos. En el vacío o un
tubo de vacío, los electrones son los portadores de carga. Un buen conductor de la
electricidad es también un buen conductor del calor ya que por lo general presentan
una nube electrónica en donde los electrones se mueven libre y aleatoriamente por lo
que pueden transmitir con facilidad su energía a los electrones vecinos (metales).
4) a) Existen un campo eléctrico en dicha región porque la carga experimenta una fuerza.
La dirección de ese campo es hacia arriba positiva. Su magnitud es de 50N/10µc =
5x106 V/m.
b) b.1 – El trabajo a realizar debe de ser 0, ya que no hay desplazamiento.
b.2 – El trabajo a realizar debe de ser de -100 J porque L = 50N x 2m x cos(180). Es
negativo porque el desplazamiento es opuesto a la dirección de la fuerza.
b.3 – El trabajo a realizar debe de ser 0 ya que L = 50N x 1m x cos(90).
b.4 - El trabajo a realizar es de 150 J porque L = 50N x 3m x cos(0) porque el
desplazamiento es en el mismo sentido que la fuerza.
c) Sólo importa el desplazamiento vertical por lo que la diferencia de potencial es de
5.106 V/m x 0,5 m = 2,5x106 V.
d) Se encuentra a mayor potencial el que está en el punto más bajo.
5) Se toma como punto uno del centro del campo y su dirección hacia arriba.
1
a)
Campo eléctrico (V/M)
6000000
5000000
4000000
3000000
Campo eléctrico (V/M)
2000000
1000000
0
0
1
2
3
4
5
6
b)
Potencial eléctrico (V)
5000000
4500000
4000000
3500000
3000000
2500000
Potencial eléctrico (V)
2000000
1500000
1000000
500000
0
0
0.2
0.4
0.6
2
0.8
1
c) La relación es que el campo eléctrico representa la gradiente (pendiente) negativa
del potencial. Es decir, el diferencial de potencial con respecto a un desplazamiento en
un x.
6) a) La intensidad del campo eléctrico va a ser 0 en un punto equidistante de ambas en
la recta que las une porque las cargas son de igual signo y valor, y si una carga es
colocada entre ambas no experimentará ninguna fuerza. El potencial eléctrico también
Ojo con esto. Que el
campo sea nulo, sólo nos dice que, en ese punto, dV/dx =0. No nos
dice nada sobre el valor de V, que además, por definición es =0
donde nos conviene.
es nulo ya que en ese punto no hay campo eléctrico.
b) Hacia la derecha e izquierda del punto equidistante tanto el campo eléctrico como
el potencial eléctrico comienzan a aumentar.
7) La teoría atómica-molecular explica el estado sólido de la siguiente manera: las
moléculas (partículas del tamaño del orden de la milésima del micrón, formadas por
átomos) presentan diferentes fuerzas de atracción entre ellas. Cuando estas fuerzas
son grandes en relación con la energía cinética, el movimiento de las partículas se
restringe a vibraciones alrededor de posiciones fijas. Por lo cual se forman cuerpos que
conservan su forma y volumen, a los que denominamos sólidos. Los sólidos amorfos
son sólidos que carecen de una estructura ordenada de sus moléculas. No tienen
formas bien definidas. El ejemplo más común es el vidrio que es un sólido amorfo con
la estructura de un líquido. En cambio, en los sólidos cristalinos los átomos o
moléculas están dispuestos de manera regular y ordenada formando redes cristalinas.
Los sólidos cristalinos pueden ser de siete diferentes sistemas cristalinos teniendo en
cuenta su simetría:
 Cúbico
 Tetragonal
 Ortorrómbico
 Monoclínico
 Triclínico
 Romboédrico
 Hexagonal
8) Todas involucran a una corriente eléctrica menos la de la circulación de agua por una
cañería.
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