Ejemplo n° 4 de intensidad de campo eléctrico

Ejemplo nº 4

Una carga eléctrica puntual Q = +2 µC se encuentra en el agua (εᵣ = 80). Calcula:

a) El potencial eléctrico a una distancia de 30 cm y a una distancia de 150 cm de la carga

b) La energía potencial eléctrica que tendría una carga puntual q = -3 µC situada en esos puntos

c) El trabajo que deberíamos realizar para trasladar la carga q desde el primer punto hasta el segundo

Desarrollo

Datos:

q₁ = +2 µC

r_A = 0,3 m

r_B = 1,5 m

q₂ = -3 µC

εᵣ = 80 C²/N·m²

k₀ = 9·10⁹ N·m²/C²

Fórmulas:

Eₚ = q·V

W = ΔEₚ

Esquema:

Diagrama de las cargas eléctricas

Solución

Tendremos en cuenta que en el agua el valor de K es:

a)

Calculamos el potencial eléctrico en los puntos A y B:

V_A = 750 V

V_B = 150 V

b)

Calculamos la energía potencial eléctrica de la carga q en ambos puntos:

E_pA = q·V_A

E_pA = -3·10⁻⁶ C·750 V

E_pA = -2,25·10⁻³ J

E_pB = q·V_A

E_pB = -3·10⁻⁶ C·150 V

E_pB = -0,45·10⁻³ J

c)

El trabajo que realiza el campo eléctrico para trasladar la carga q desde A hasta B es igual a la diferencia de energía potencial eléctrica entre estos puntos:

W = q·(V_A - V_B)

W = E_pA - E_pB

W = -2,25·10⁻³ J - (-0,45·10⁻³ J)

W = -1,8·10⁻³ J

El trabajo que realiza el campo eléctrico es negativo. Esto significa que debemos efectuar un trabajo de 1,8·10⁻³ J en contra del campo para trasladar la carga q de A a B.

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• Fuente:

Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier

Autor: Leandro Bautista. España.

Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).

Ejemplo, cómo calcular el potencial eléctrico, la energía potencial y el trabajo