Conceptos Clave en Electrostática: Problemas y Aplicaciones
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Problemas de Electrostática y Campos Eléctricos
A continuación, se presentan una serie de problemas que abordan conceptos fundamentales de electrostática, campos eléctricos, potencial eléctrico y distribución de carga en diversas configuraciones.
23.45
Una esfera metálica de radio r_a = 1.20 cm está sostenida sobre un soporte aislante en el centro de una coraza metálica esférica hueca de radio r_b = 9.60 cm. Se coloca una carga +q.
23.46
Una carga Q está distribuida uniformemente a lo largo de una varilla de longitud 2a. a) Diferenciando esta expresión, halle la componente x del campo eléctrico en ese punto.
23.47
Se establece una diferencia de potencial de 480 V entre placas metálicas paralelas grandes. Sea el potencial de una de las placas de 480 V y de la otra de 0 V.
23.48
Tres esferas pequeñas con una carga de 2.00 µC cada una están dispuestas en línea, con la esfera 2 en medio. Las esferas adyacentes están inicialmente a 8.00 cm una de otra.
23.49
Una partícula con carga de +7.60 µC, inicialmente en reposo, está en un campo eléctrico uniforme dirigido hacia la izquierda. Otra fuerza además de la fuerza eléctrica...
23.50
En el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno, un único electrón gira alrededor de un solo protón en un círculo de radio r. Suponga que el protón permanece en reposo.
23.51
Un diodo de bulbo de vacío. Debido a la acumulación de carga cerca del cátodo, el potencial eléctrico... a) Determine el valor de C. b) Obtenga una fórmula del campo eléctrico entre los electrodos.
23.52
Calcule la energía que se necesita para trasladar dos electrones de carga -e infinitamente lejos uno del otro y de la esfera con carga uniforme.
23.53
Cristal iónico. Muestra ocho cargas puntuales dispuestas en los vértices de un cubo con lados de longitud d. Los valores de las cargas son +q y –q, como se indica.
23.54
Cristal unidimensional. Aunque los cristales reales son tridimensionales, es mucho lo que se puede aprender de modelos unidimensionales simples que permiten realizar cálculos.
23.55
El ion H₂⁺. El ion H₂⁺ consta de dos protones, cada uno con carga +e = 1.60x10⁻¹⁹ C, y un electrón de carga –e y masa 9.11x10⁻³¹ kg. La separación entre los protones es de 1.07x10⁻¹⁰ m.
23.56
Una esfera pequeña con una masa de 1.50 g cuelga de un cordón entre dos placas verticales paralelas separadas por una distancia de 5.00 cm.
23.57
Cilindros coaxiales. Un cilindro metálico largo de radio a está sostenido sobre un soporte aislante sobre el eje de un tubo metálico largo y hueco de radio b.
23.58
Un contador Geiger detecta la radiación con base en el hecho de que esta ioniza el aire a lo largo de su trayectoria.
23.59
Desviación de un TRC. Los tubos de rayos catódicos (TRC) suelen formar parte de los osciloscopios y monitores de computadoras.
23.60
El tubo de un contador Geiger tiene un cilindro metálico largo y hueco de 2.00 cm de diámetro. A todo lo largo del eje del tubo hay un alambre de 0.127 mm de diámetro.