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Solución del ejemplo n° 4 de electrostática, campo eléctrico. Problema resuelto.Ejemplo, cómo calcular el potencial eléctrico, la energía potencial y el trabajo
Ejemplo n° 4 de electrostática
Ejemplo n° 4
Una carga eléctrica puntual Q = +2 µC se encuentra en el agua (εr = 80). Calcula:
- El potencial eléctrico a una distancia de 30 cm y a una distancia de 150 cm de la carga
- La energía potencial eléctrica que tendría una carga puntual q = -3 µC situada en esos puntos
- El trabajo que deberíamos realizar para trasladar la carga q desde el primer punto hasta el segundo
Desarrollo
Datos:
q1 = +2 µC
rA = 0,3 m
rB = 1,5 m
q2 = -3 µC
εr = 80 C²/N·m²
k0 = 9·109 N·m²/C²
Fórmulas:
k = 1/(4·π·ε0·εr)
V = k·(q/r)
Ep = q·V
W = ΔEp
Esquema:
Diagrama de las cargas eléctricas
Solución
Tendremos en cuenta que en el agua el valor de K es:
k0 = 1/(4·π·ε0) ⇒ k = 1/(4·π·ε0·εr) ⇒ k = (9·109/80) N·m²/C²
a.
Calculamos el potencial eléctrico en los puntos A y B:
b.
Calculamos la energía potencial eléctrica de la carga q en ambos puntos:
Ep A = q·VA
Ep A = -3·10-6 C·750 V
Ep A = -2,25·10-3 J
Ep B = q·VA
Ep B = -3·10-6 C·150 V
Ep B = -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·(VA - VB)
W = Ep A - Ep B
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.
• Fuente:
http://www.freewebs.com/fisicamontpe/
Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier
Autor: Leandro Bautista
España.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
Ejemplo n° 4 de electrostática por Leandro Bautista se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
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