Capítulo 23: Campos eléctricos

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 65. Una línea de carga comienza en x = +x0 y se extiende al infinito positivo. La densidad de carga lineal es λ = λ0x0/x, donde λ0 es una constante. Determine el campo eléctrico en el origen. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 64. Considere un número infinito de partículas idénticas, cada una con carga q, colocadas a lo largo del eje x a distancias a, 2a, 3a, 4a, . . . , desde el origen. ¿Cuál es el campo eléctrico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 63. Problema de repaso. Un dipolo eléctrico en un campo eléctrico uniforme se desplaza ligeramente de su posición de equilibrio, como se observa en la figura P23.63, donde θ es pequeña. La separación entre cargas es 2a, y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 62. A lo largo de la línea y = -15.0 cm está colocada una carga de densidad uniforme igual a 35.0 nC/m, entre los puntos de coordenadas x = 0 y x = 40.0 cm. Determine el campo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 61. Problema de repaso. Una partícula de carga negativa q está situada en el centro de un anillo con carga uniforme, que tiene una carga positiva total Q, como se mostró en el ejemplo 23.7. La partícula, limitada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 60. Considere la distribución de cargas que se muestra en la figura P23.59. a) Demuestre que la magnitud del campo eléctrico en el centro de cualquiera de las caras del cubo tiene un valor de 2.18 keq/s2. b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 59. Ocho partículas con carga, cada una de magnitud q, están situadas en las esquinas de un cubo de arista s, como se observa en la figura P23.59. a) Determine las componentes en x, y y z de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 58. La figura P23.35 muestra tres cargas positivas iguales en las esquinas de un triángulo equilátero de lado a = 3.00 cm. Agregue una línea vertical a través de la carga superior en P, que divida en dos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 57. Problema de repaso. Una pelota de corcho de 1.00 g con una carga de 2.00 μC está suspendida verticalmente de un hilo ligero de 0.500 m de largo en un campo eléctrico uniforme dirigido hacia abajo, de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 56. Dos esferas pequeñas idénticas tienen una masa m y una carga q. Cuando se les coloca en un tazón de radio R y de paredes no conductoras y libres de fricción, las esferas se mueven, y cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 55. Dos esferas pequeñas de masa m están suspendidas de hilos de longitud que están conectados en un punto común. Una de las esferas tiene una carga Q , la otra una carga 2Q. Los hilos forman ángulos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 54. Dos partículas, cada una con 52.0 nC de carga, se ubican en el eje y en y = 25.0 cm y y = -25.0 cm. a) Encuentre el vector de campo eléctrico en un punto sobre el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 53. Una línea de cargas positivas se distribuye en un semicírculo de radio R = 60.0 cm, como se observa en la figura P23.53. La carga por unidad de longitud a lo largo del semicírculo queda descrita por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 52. Dos pequeñas esferas cuelgan en equilibrio en los extremos inferiores de hilos de 40.0 cm de largo, que tienen sus extremos superiores amarrados al mismo punto fijo. Una esfera tiene 2.40 g de masa y +300 nC…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 51. Dos varillas delgadas idénticas con una longitud 2a tienen cargas iguales +Q uniformemente distribuidas a lo largo de sus longitudes. Las varillas yacen a lo largo del eje x, con sus centros separados por una distancia b…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 50. Imagine un polígono regular de 29 lados. La distancia desde el centro a cualquier vértice es a. En los 28 vértices del polígono se colocan cargas idénticas q. En el centro del polígono se coloca una carga…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 49. Problema de repaso. Dos bloques metálicos idénticos se encuentran en reposo sobre un superficie horizontal libre de fricción y están conectados por un resorte metálico ligero con una constante de resorte k, como se muestra en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 48. Inés decora el portón para la fiesta de los 15 años de su hermana. Amarra tres listones de seda juntos en la parte superior del portón y cuelga un globo de látex a cada listón (figura P23.48).…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 47. En las esquinas de un rectángulo, según se muestra en la figura P23.47, se localizan cuatro cargas puntuales idénticas (q = +10.0 μC). Las dimensiones del rectángulo son L = 60.0 cm y W = 15.0 cm.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 46. Una pelota de corcho cargada de masa m está suspendida de un hilo muy ligero en un campo eléctrico uniforme, como se observa en la figura P23.45. Cuando E = (A i + B j) N/C, donde…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 45. Una pelota de corcho cargada con 1.00 g de masa está suspendida de un hilo muy ligero en un campo eléctrico uniforme, como se observa en la figura P23.45. Cuando E = (3.00 i + 5.00 j)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 44. Tres partículas con carga están alineadas a lo largo del eje x, según se muestra en la figura P23.44. Determine el campo eléctrico en a) la posición (2.00, 0) y b) la posición (0, 2.00). Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 43. Entre dos placas paralelas separadas 4.00 cm existe un campo eléctrico uniforme de magnitud 640 N/C. De manera simultánea se libera un protón de la placa positiva y un electrón de la negativa. a) Determine la distancia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 42. Dos cargas conocidas, -12.0 μC y 45.0 μC, así como una tercera carga desconocida, se encuentran en el eje x. La carga de -12.0 μC está ubicada en el origen y la carga 45.0 μC está en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 41. Un protón se mueve a 4.50 x 105 m/s en dirección horizontal, y entra en un campo eléctrico vertical uniforme con una magnitud de 9.60 x 103 N/C. Si ignora cualquier efecto debido a la gravedad, determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 40. Se proyectan varios protones con una rapidez inicial vi = 9.55 km/s en una región donde está presente un campo eléctrico uniforme E = (-720j) N/C, como se muestra en la figura P23.40. Los protones deben alcanzar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 39. Los electrones en un haz de partículas tienen cada uno una energía cinética K. ¿Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico que detendrá a estos electrones en una distancia d? Solución: Solución 1:    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 38. Dos placas metálicas horizontales, cada una de 100 mm de lado, están alineadas una sobre la otra con una separación de 10.0 mm. Se les proporciona cargas de igual magnitud y de signo opuesto de manera que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 37. Un protón se acelera a partir del reposo en un campo eléctrico uniforme de 640 N/C. Poco tiempo después su rapidez es de 1.20 Mm/s (no relativista, ya que v es mucho menor que la rapidez de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 36. Un protón es proyectado en la dirección positiva de x al interior de una región de un campo eléctrico uniforme E = -6.00 x 105 i N/C en el instante t = 0. El protón recorre una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 35. Tres cargas q positivas identicas están ubicadas en las esquinas de un triángulo equilátero de lado a, como se muestra en la figura P23.35. a) Suponga que las tres cargas juntas producen un campo eléctrico. Dibuje las…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 34. La figura P23.34 muestra las líneas de campo eléctrico correspondientes a dos partículas con una pequeña separación. a) Determine la relación q1/q2. b) ¿Cuáles son los signos de q1 y de q2? Solución: Solución 1:    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 33. Una varilla de carga negativa de longitud finita tiene una carga uniforme por unidad de longitud. Trace las líneas del campo eléctrico en el plano que contiene la varilla. Solución: Solución 1:       CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 32. Un disco cargado positivamente tiene una carga uniforme por unidad de área según se describe en el ejemplo 23.8. Trace las líneas del campo eléctrico en un plano perpendicular al plano del disco a través de su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 31.  Ocho cubos sólidos de plástico, cada uno con aristas de 3.00 cm, están pegados para formar los objetos (i, ii, iii y iv) que se muestran en la figura P23.31. a) Suponga que cada objeto tiene una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 30. Tres cilindros sólidos de plástico tienen un radio de 2.50 cm y una longitud de 6.00 cm. Uno a) está cargado con una densidad uniforme 15.0 nC/m2 en toda su superficie. Otro b) está cargado con la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 29. Una varilla delgada de longitud l y con carga uniforme por unidad de longitud λ yace a lo largo del eje x, como se muestra en la figura P23.29. a) Demuestre que el campo eléctrico en P,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 28. a) Considere un cilindro con una pared delgada uniformemente cargada con una carga total Q, radio R y una altura h. Determine el campo eléctrico en un punto a una distancia d del lado derecho del cilindro,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 27. Una barra aisladora uniformemente cargada, de 14.0 cm de longitud, se dobla en la forma de un semicírculo, como se muestra en la figura P23.27. La barra tiene una carga total de -7.50 μC. Encuentre la magnitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 26. En el ejemplo 23.8 se calculó el campo eléctrico a lo largo del eje de un disco uniformemente cargado de radio R y con una carga total Q. Demuestre que el campo eléctrico a distancias x que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 25. En el ejemplo 23.8 se dedujo la expresión exacta del campo eléctrico en un punto en el eje de un disco con carga uniforme. Considere un disco con un radio de R = 3.00 cm, y una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 24. Un disco con carga uniforme con un radio de 35.0 cm tiene una densidad de carga de 7.90 x 103 C/m2. Calcule el campo eléctrico en el eje del disco a a) 5.00 cm, b) 10.0 cm,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 23. Un anillo con un radio de 10.0 cm con carga uniforme tiene una carga total igual a 75.0 μC. Determine el campo eléctrico sobre el eje del anillo a las siguientes distancias del centro del mismo: a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 22. Demuestre que la magnitud máxima Emáx del campo eléctrico existente a lo largo del eje de un anillo con carga uniforme se presenta en x = a/√2 (véase la figura 23.16) con un valor Q/(6√3 πε0a2). Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 21. Una varilla de 14.0 cm de largo tiene una carga uniforme y su carga total es de -22.0 μC. Determine la magnitud y dirección del campo eléctrico a lo largo del eje de la varilla en un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 20. A lo largo del eje x existe una línea de carga continua que se extiende desde x = +x0 hasta infinito positivo. La línea tiene una densidad de carga lineal uniforme λ0. ¿Cuál es la magnitud y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 19. Considere n partículas con carga positivas iguales cada una de ellas con magnitud Q/n y colocadas de manera simétrica alrededor de un círculo de radio R. a) Calcule la magnitud del campo eléctrico en un punto a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 18. Considere el dipolo eléctrico que se ilustra en la figura P23.18. Demuestre que el campo eléctrico en un punto distante sobre el eje +x es Ex = -4keqa/x3. . Solución:         CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 17 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 17. En las esquinas de un cuadrado de lado a, como se muestra en la figura P23.17, existen cuatro partículas con carga. a) Determine la magnitud y dirección del campo eléctrico en la ubicación de la carga q.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 16 CAPÍTULO 23 FÍSICA SERWAY 16. Dos partículas con carga de 2.00 μC están localizadas sobre el eje x. Una está en x = 1.00 m y la otra en x = -1.00 m. a) Determine el campo eléctrico sobre el eje y…