Capítulo 25: Potencial eléctrico

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 67 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 67. Cuando una esfera conductora sin carga de radio se coloca en el origen de un sistema de coordenadas xyz que se encuentra en un campo eléctrico inicialmente uniforme E =E0k, el potencial eléctrico resultante es V (x,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 66 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 66. Una partícula con carga q se ubica en x = -R, y una partícula con carga -2q se ubica en el origen. Pruebe que la superficie equipotencial que tiene potencial cero es una esfera con centro en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 65 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 65. Dos placas paralelas con cargas de igual magnitud pero de signo opuesto están separadas 12.0 cm. Cada placa tiene una densidad de carga superficial de 36.0 nC/m2. De la placa positiva se libera un protón que parte…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 64 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 64. Un fi lamento con carga uniforme yace a lo largo del eje x entre x= a= 1.00 m y x= a + l=  3.00 m, como se muestra en la fi gura 23.15. La carga total en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 63 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 63. Un disco de radio R (fi gura P25.63) tiene una densidad de carga superficial no uniforme 𝜎 = Cr, donde C es una constante y r se mide a partir del centro del disco a un punto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 62 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 62. Una esfera sólida de radio R tiene una densidad de carga uniforme r y una carga total Q. Derive una expresión para su energía potencial eléctrica total. (Sugerencia: imagine que la esfera está construida por capas sucesivas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 61 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 61. Un dipolo eléctrico se ubica a lo largo del eje de las y, como se muestra en la fi gura P25.61. La magnitud del momento eléctrico del dipolo se define como p =2qa. a) En el punto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 60 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 60. La varilla delgada con carga uniforme que se muestra en la figura P25.60 tiene una densidad de carga lineal λ. Encuentre una expresión para el potencial eléctrico en el punto P. Solución: Solución 1:      …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 59 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 59. El eje de las x es el eje de simetría de un anillo inmóvil con carga uniforme de radio R y de carga Q (figura P25.59). Al inicio en el centro del anillo se ubica una partícula…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 58 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 58. Cuatro esferas, cada una con masa m, están conectadas por cuatro hilos no conductores para formar un cuadrado de lado a, como se muestra en la figura P25.58. Todo el ensamble se coloca en una superficie horizontal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 57 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 57. De la ley de Gauss, el campo eléctrico establecido por una línea de carga uniforme es donde r es un vector unitario que apunta radialmente alejándose de la línea y λ es la densidad de carga lineal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 56 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 56. a) Use el resultado exacto del ejemplo 25.4 para encontrar el potencial eléctrico establecido por el dipolo descrito en el punto (3a, 0). b) Explique cómo se compara esta respuesta con el resultado de la expresión aproximada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 55 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 55. Calcule el trabajo que debe realizarse para cargar una cubierta esférica de radio R hasta alcanzar una carga total Q. Solución: Solución 1:       CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO FÍSICA SERWAY VOLUMEN 1.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 54 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 54. a) Una cubierta cilíndrica con carga uniforme tiene una carga total Q, radio R y altura h. Determine el potencial eléctrico en el punto a una distancia d del extremo derecho del cilindro, como se muestra en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 53 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 53. El potencial eléctrico en todas partes del plano xy se conoce por donde V está en volts y x y y en metros. Determine la posición y carga en cada una de las partículas que establecen este…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 52 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 52. Como se muestra en la fi gura P25.52, dos grandes placas paralelas, conductoras, colocadas verticalmente, están separadas por una distancia d y están cargadas de forma de que sus potenciales sean +V0 y -V0. Una pequeña esfera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 51 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 51. El potencial eléctrico inmediatamente afuera de una esfera conductora con carga es 200 V, y 10.0 cm, más lejos del centro de la esfera el potencial es 150 V. a) ¿Esta información es suficiente para determinar la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 50 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 50. En un día seco de invierno frota las suelas de sus zapatos contra una alfombra y recibe una descarga cuando extiende la punta de uno de sus dedos en dirección a la perilla de una puerta metálica.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 49 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 49. El modelo de Bohr del átomo de hidrógeno afirma que un electrón solitario sólo puede existir en ciertas órbitas permitidas alrededor del protón. El radio de cada órbita de Bohr es r= n2(0.052 9 nm), donde n=…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 48. Cuando hay buen clima, el campo eléctrico en el aire en una ubicación particular inmediatamente sobre la superficie de la Tierra es de 120 N/C dirigidos hacia abajo. a) ¿Cuál es la densidad de carga superficial en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 47 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 47. El modelo de la gota líquida del núcleo atómico sugiere que las oscilaciones de alta energía de ciertos núcleos pueden dividir el núcleo en dos fragmentos desiguales, además de algunos neutrones. Los productos de la fisión adquieren…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 46 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 46. Desde una gran distancia, una partícula de 2.00 g de masa y 15.0 μC de carga se dispara a 21.0i m/s directo hacia una segunda partícula, originalmente estacionaria pero libre de moverse, con 5.00 g de masa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 45 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 45. Los resultados del problema 44 también aplican a un precipitador electrostático (figuras 25.25 y P25.44). Una diferencia de potencial aplicado ΔV = Va – Vb = 50.0 kV debe producir un campo eléctrico de 5.50 MV/m de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 44 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 44. Un tubo Geiger-Mueller es un detector de radiación que consiste en un cilindro metálico cerrado y hueco (el cátodo) de radio interior ra y un alambre cilíndrico coaxial (el ánodo) de radio rb (fi gura P25.44). La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 43 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 43. Los relámpagos son estudiados con un generador Van de Graaff, que consiste esencialmente en un domo esférico en el cual se deposita carga en forma continua mediante una banda transportadora. Se añade carga hasta que el campo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 42 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 42. Una aeronave en vuelo puede acumular una carga eléctrica. Quizás haya observado la presencia de extensiones metálicas en forma de aguja en las puntas de las alas y en la cola del avión. Su propósito es permitir…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 41 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 41. El campo eléctrico sobre la superficie de un conductor con forma irregular varía de 56.0 kN/C a 28.0 kN/C. Calcule la densidad de carga superficial local en el punto sobre la superficie donde el radio de curvatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 40 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 40. ¿Cuántos electrones deben retirarse de un conductor de forma esférica inicialmente sin carga, de radio 0.300 m, para producir un potencial de 7.50 kV en la superficie? Solución: Solución 1: blog Mistersolución   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 39 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 39.  Un conductor de forma esférica tiene un radio de 14.0 cm y una carga de 26.0 uC. Calcule el campo eléctrico y el potencial eléctrico a las siguientes distancias del centro a) r =10.0 cm, b) r…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 38 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 38.  Un alambre con una densidad de carga lineal uniforme λ se dobla como se muestra en la figura P25.38. Determine el potencial eléctrico en el punto O. Solución: Solución 1: blog Mistersolución     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 37 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 37.  Una varilla aislante con carga uniforme con una longitud de 14.0 cm se dobla en forma de semicírculo, como se muestra en la figura P23.27. La varilla tiene una carga total de -7.50 uC. Determine el potencial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 36 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 36.  Para el arreglo descrito en el problema 35, calcule el potencial eléctrico en el punto B, que está en la bisectriz perpendicular de la varilla, a una distancia b por encima del eje de las x. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 35 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 35.  Una varilla de longitud L (figura P25.35) yace a lo largo del eje de las x, con su extremo izquierdo en el origen. Además tiene una densidad de carga no uniforme λ= ax, donde a es una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 34 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 34.  Imagine un anillo de radio R con una carga total Q con distribución uniforme en su perímetro. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre el punto del centro del anillo y un punto en el eje a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 33 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 33.  En el ejemplo 25.7 se demuestra que el potencial en un punto P a una distancia a por encima de un extremo de una varilla uniforme con carga de longitud que está a lo largo del eje…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 32 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 32.  La figura P25.32 muestra varias líneas equipotenciales cada una de ellas marcadas por su potencial en volts. La distancia entre líneas de la rejilla cuadriculada representa 1.00 cm. a) ¿La magnitud del campo es mayor en A…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 31 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 31.  En cierta región del espacio, el potencial eléctrico es V =5x -3x2y + 2yz2. Determine las expresiones correspondientes para las componentes en x, y y z del campo eléctrico en esa región. ¿Cuál es la magnitud del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 30 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 30.  El potencial eléctrico en el interior de un conductor esférico cargado de radio R se conoce por V= keQ/R, y el potencial en el exterior se conoce por V= keQ/r. A partir de Er =-dV/dr, derive el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 29 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 29.  El potencial en una región entre x =0 y x= 6.00 m es V =a + bx, donde a =10.0 V y b =-7.00 V/m. Determine a) el potencial en x= 0, 3.00 m, y 6.00 m,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 28 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 28.  ¿Cuánto trabajo se requiere para colocar ocho partículas con cargas idénticas, cada una de ellas de magnitud q, en las esquinas de un cubo de lado s? Solución: Solución 1: blog Mistersolución   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 27 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 27.  Cuatro partículas idénticas cada una tienen una carga q y una masa m. Son liberadas del reposo desde los vértices de un cuadrado de lado L. ¿Qué tan rápido se mueve cada carga cuando se duplica su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 26 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 26.  En 1911 Ernest Rutherford y sus ayudantes Geiger y Marsden llevaron a cabo un experimento en el cual dispersaron partículas alfa provenientes de láminas delgadas de oro. Una partícula alfa, con una carga de +2e y una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 25 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 25.  Un resorte ligero sin tensar tiene una longitud d. Dos partículas idénticas, cada una con carga q, están conectadas a los extremos opuestos del resorte. Las partículas se mantienen inmóviles separadas una distancia d, y luego son…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 24 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 24. Dos esferas aislantes tienen radios r1 y r2, masas m1 y m2, y cargas uniformemente distribuidas -q1 y q2. Cuando sus centros están separados por una distancia d, son liberadas del reposo. a) ¿Qué tan rápida se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 23 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 23.  Dos esferas aislantes tienen radios de 0.300 cm y 0.500 cm, con masas de 0.100 kg y 0.700 kg, y cargas uniformemente distribuidas de -2.00 uC y 3.00 uC. Cuando sus centros están separados una distancia de…

  SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 22 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 22.  Dos cargas puntuales de igual magnitud están localizadas a lo largo del eje de las y a iguales distancias por encima y por debajo del eje de las x, como se muestra en la figura P25.22.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 21 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 21. Tres partículas con cargas positivas iguales q se encuentran en las esquinas de un triángulo equilátero de lado a, como se muestra en la figura P23.35. a) ¿En qué punto, si es que hay uno, del plano…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 20 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 20.  Cinco partículas con carga negativas idénticas -q están colocadas simétricamente alrededor de un círculo de radio R. Calcule el potencial eléctrico en el centro del círculo. Solución: Solución 1: blog Mistersolución     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 19 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 19.  Demuestre que la cantidad de trabajo requerida para colocar cuatro partículas con carga idénticas de magnitud Q en las esquinas de un cuadrado de lado s es igual a 5.41 keQ2/s. Solución: Solución 1: blog Mistersolución   CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA  – SERWAY SOLUCIÓN PROBLEMA 18 CAPÍTULO 25 FÍSICA SERWAY 18.  Dos partículas con carga tienen efectos en el origen, descritos por las expresiones a) Identifique las posiciones de las partículas y las cargas sobre ellas. b) Encuentre la fuerza sobre una partícula con carga -16.0 nC colocada…