Ejemplo n° 4 de intensidad de campo eléctrico

Ejemplo n° 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

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
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 N·m²/C²
80

a)

Calculamos el potencial eléctrico en los puntos A y B:

VA = k·Q
rA
VA =9·109 N·m²/C²·2·10-6 C
800,3 m

VA = 750 V

VB = k·Q
rB
VB =9·109 N·m²/C²·2·10-6 C
801,5 m

VB = 150 V

b)

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

EpA = q·VA

EpA = -3·10-6 C·750 V

EpA = -2,25·10-3 J

EpB = q·VA

EpB = -3·10-6 C·150 V

EpB = -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 = EpA - EpB

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

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