Este documento presenta 9 actividades resueltas sobre problemas de campo eléctrico. Cada actividad incluye datos como cargas eléctricas, distancias y valores de campo eléctrico, y solicita calcular alguna magnitud relacionada al campo eléctrico usando las fórmulas de la ley de Coulomb. Las actividades involucran cálculos de campo eléctrico generado por una o más cargas puntuales usando métodos como el vectorial y el de coordenadas rectangulares.
Campo electrico problemas resueltos-gonzalo revelo pabon
1. Luis Gonzalo Revelo Pabón 1
I.E.M.María Goretti
PROBLEMAS RESUELTOS DEL CAMPO ELECTRICO
ACTIVIDAD 1: Hallar la intensidad del campo eléctrico en el aire generado por una carga fuen-
2
te Q=5x10 C, a una distancia de 30 cm.
DATOS:
-2
.r=30 cm= 30x10 cm
-9
Q=5x10 C.
9 2 2
K= 9x10 N.m /C
PREGUNTA:
E=?
( )
= 500 N/C
ACTIVIDAD 2: Calcular la intensidad de un campo eléctrico, si al colocar una carga de prueba
igual a 48 C actúa con una fuerza de 1,6 N.
DATOS:
-6
q=48 C =48X10 C
F= 1,6 N
PREGUNTA:
E=?
Solución:
ACTIVIDAD 3: Encontrar la carga eléctrica fuente del helio, sabiendo que el valor de la intensi-
9
dad del campo eléctrico producido por él es de 2,88x10 N/C, en un punto situado en el aire a
1nm
DATOS
9
E= 2,88x10 N/C
-9
.r = 1nm = 1x10 m
9 2 2
K=9x10 Nm /C
PREGUNTA
Q=?
Solución: entonces: remplazamos:
Q= 3,2X10-19C pero un Coulomb 1C = 1e/1.6x10-19
Q=3,2x10-19(1e/1.6x10-19)= 2e
4
ACTIVIDAD 4: En un punto P del espacio existe un campo eléctrico de 5x10 N/C. Si una carga
positiva de 1,5 C, se coloca en el punto P, ¿Cuál será el valor de la fuerza eléctrica que actual
sobre ella?
2. Luis Gonzalo Revelo Pabón 2
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DATOS
4
E= 5x10 N/C
-6
.q= 1,5 C = 1,5x10 C
PREGUNTA
F=?
Solución: entonces F= Eq remplazamos:
4 -6
F=( 5x10 N/C)( 1,5x10 C) =0,075 N
-8
ACTIVIDAD 5: Se tiene una carga puntual fuente Q = 4x10 C. Calcular la intensidad de cam-
po eléctrico a una distancia de 2 m de ella.
DATOS
-8
Q=4X10 C
.r =2m
9 2 2
K= 9x10 N.m /C
PREGUNTA:
E=?
( )
= 90 N/C
-6 -6
ACTIVIDAD 6: Se tienen dos cargas fuente: Q1=5X10 C y Q2= - 2,5X10 C como se muestra
en la figura; calcular la intensidad de campo eléctrico en el punto “P”
DATOS
-6
Q1=5X10 C
-6
Q2=-2,5X10 C
9 2 2
K=9X10 Nm /C
PREGUNTA
E=?
Solución:
Para determinar el sentido de E1 y E2, se toma una carga de prueba (+) y se analiza si hay
atracción o repulsión en este punto con respecto a las otras cargas, el sentido de “E” coincidirá
con el de la fuerza eléctrica.
3. Luis Gonzalo Revelo Pabón 3
I.E.M.María Goretti
La intensidad del campo eléctrico en el punto “P” será igual a: ET=E1 + E2
Entonces: ET=4500 N/C + 3600 N/C =48600 N/C
-6 -6
ACTIVIDAD 7: Se tienen dos cargas fuente: Q1=+5X10 C y Q2= + 2,5X10 C como se mues-
tra en la figura; calcular la intensidad de campo eléctrico en el punto “P”
DATOS
-6
Q1=+5X10 C
-6
Q2=+2,5X10 C
9 2 2
K=9X10 Nm /C
PREGUNTA
E=?
Solución:
Para determinar el sentido de E1 y E2, se toma una carga de prueba (+) y se analiza si hay
atracción o repulsión en este punto con respecto a las otras cargas, el sentido de “E” coincidirá
con el de la fuerza eléctrica.
Entonces: ET=4500 N/C - 3600 N/C =41400 N/C.
ACTIVIDAD 8: ¿Cuál es el valor del campo eléctrico total en el origen del plano cartesiano? Si
hay tres cargas fuente Q1=+2 C ubicada en el punto (-5,0), Q2=-1.0 C ubicada en el punto
(3.5,0) y la carga Q3=-1,5 C ubicada en el punto (0,4). Las distancias entre ellas están dadas
en metros.
DATOS
-6
Q1=+2 C =+2x10 C ubicada en el punto (-5,0)
-6
Q2=-1.0 C = - 1.0x10 C ubicada en el punto (3.5,0)
-6
Q3=-1,5 C = -1,5x10 C ubicada en el punto (0,4)
9 2 2
K=9x 10 Nm /C
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PREGUNTA
Et=? en el punto (0,0)
Solución:
Por la ley de las cargas, una carga de prueba +q (siempre se la considera positiva) ubicada en
el origen del plano cartesiano, debe experimentar un campo eléctrico por cada una de las car-
gas -Q1, +Q2, y -Q3 en las direcciones vectoriales indicadas en el gráfico. Entonces encontre-
mos el módulo de los campos eléctricos E1, E2,y E3, para ello tenemos por definición que:
El valor de las componentes horizontal y vertical es igual a:
∑
∑
Por lo tanto el campo eléctrico en el origen del plano será igual:
√ ∑ ∑
√
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ACTIVIDAD 8: ¿Cuál es el valor del campo eléctrico total en el punto A? Si hay dos cargas
fuente Q1=+50 C y Q2=- 50 C. Dado el siguiente gráfico. Resolverlo por el Método del parale-
logramo
DATOS
-6
Q1=+50 C =+50x10 C
-6
Q2=-50 C = - 50x10 C
9 2 2
K=9x 10 Nm /C
PREGUNTA
Et=? en el punto A
Solución:
Por la ley de las cargas, una carga de prueba + A (siempre se la considera positiva) ubicada en
el vértice del triángulo rectángulo, debe experimentar y obtener un campo eléctrico como resul-
tado de los campos eléctricos generados por cada una de las cargas +Q1, y - Q2. Ahora en-
contramos el módulo de los campos eléctricos E1, y E2, para ello aplicamos la definición de
campo eléctrico así:
Para encontrar el valor del campo eléctrico total en el punto A, aplicamos el método del parale-
logramo. Así: √ pero
6. Luis Gonzalo Revelo Pabón 6
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6
E1=5.10 N/C
4
E2=125.10 N/C
=90°+30°=120° Remplazamos
√ ⁄
ACTIVIDAD 9: ¿Cuál es el valor del campo eléctrico total en el punto A? Si hay dos cargas
fuente Q1=+50 C y Q2=- 50 C. Dado el siguiente gráfico. Resolverlo por el Metodo de las
Coordenas Rectangulares.
DATOS
-6
Q1=+50 C =+50x10 C
-6
Q2=-50 C = - 50x10 C
9 2 2
K=9x 10 Nm /C
PREGUNTA
E=? en el punto A
Solución:
En primer lugar hacemos coincidir el origen del plano cartesiano, con el centro del Pun-
to +A.
A continuación descomponemos el vector E2 en dos componentes perpendiculares en-
tre sí, para ello trazamos desde el extremo del vector E2 líneas paralelas a los ejes car-
tesianos X,Y.
De esta manera obtenemos la componente horizontal +E2,x y la componente vertical
- E2,y haciéndoles corresponder a cada una de ellas el signo que les corresponde
al cuarto cuadrante, porque que es el lugar donde se encuentra el vector E2.
El valor de cada una de las componentes es igual a:
Sen 30°= entonces E2y = - E2.sen 30°=-1250000N/C.sen30°=-625000N/C
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I.E.M.María Goretti
Cos 30°= entonces E2x = + E2 Cos30° +1250000N/Ccos30°=+1082531,7N/C
Encontremos la suma de todos los vectores verticales que se aplican en el punto A. Es
decir: ∑
Encontremos la suma de todos los vectores horizontales que se aplican en el punto A.
es decir. ∑
El valor del campo eléctrico E, está dado por la expresión √ ∑ ∑ rem-
plazamos para obtener: √ ] = 4506939 N/C