ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA EJERCICIOS RESUELTOS-QUINTO DE SECUNDARIA PDF Y VIDEOS

Share Button

Recuerda, del capítulo anterior, la relación que existe entre el trabajo y la energía potencial. Se realiza trabajo cuando una fuerza desplaza un objeto en la dirección de la fuerza. Un objeto posee energía potencial en virtud de su posición, digamos, en un campo de fuerza. Por ejemplo, si levantas un objeto, le aplicas una fuerza igual a su peso. Cuando lo elevas cierta distancia, realizas trabajo sobre él. También incrementas su energía potencial gravitacional. Cuanto mayor sea la elevación, mayor será el aumento en la energía potencial gravitacional. La realización de trabajo sobre el objeto hace aumentar su energía potencial gravitacional. (ver figura)

 

De la figura: (Izquierda) Se realiza trabajo al levantar el pisón del martinete contra el campo gravitacional terrestre. El pisón posee energía potencial gravitacional en su posición elevada. Cuando lo dejas caer, esta energía se transfiere al pilote. (Derecha). Una transferencia de energía similar se lleva a cabo en el caso de las cargas eléctricas.
De manera análoga, un objeto cargado puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo eléctrico. Del mismo modo en que se requiere trabajo para levantar un objeto contra el campo gravitacional de la Tierra, se requiere trabajo para desplazar una partícula cargada contra el campo eléctrico de un cuerpo con carga. (Quizá sea más difícil de visualizar, pero la física es la misma en el caso gravitacional y en el caso eléctrico). La energía potencial eléctrica de una partícula cargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre ella para moverla contra el campo eléctrico de algún otro objeto cargado.

• POTENCIAL ELÉCTRICO
Si en el análisis anterior empujamos dos cargas en vez de una sola, realizaremos el doble de trabajo. Dos cargas en la misma posición tienen dos veces más energía potencial eléctrica que una sola; tres cargas tendrán el triple de energía potencial; un grupo de diez cargas tendrá diez veces más energía potencial, y así sucesivamente.

En vez de ocuparnos de la energía potencial total de un grupo de cargas, es conveniente, cuando se trabaja con electricidad, considerar la energía potencial eléctrica por unidad de carga. La energía potencial eléctrica por unidad de carga -sea cual sea la cantidad de carga- es la misma en cualquier punto. Por ejemplo, un objeto con diez unidades de carga en un punto dado posee una energía diez veces superior a la de un objeto con una sola unidad de carga. Pero también tiene una carga diez veces mayor, de modo que la energía potencial por unidad de carga es la misma. El concepto de energía potencial eléctrica por unidad de carga tiene un nombre especial: potencial eléctrico.

 

La unidad del Sistema Internacional que mide el potencial eléctrico es el volt, así llamado en honor del físico italiano Alessandro Volta (1745 – 1827). El símbolo del volt es V. Puesto que la energía potencial se mide en joules y la carga en coulomb.

 

Así pues, un potencial de 1 volt es igual a 1 joule de energía por coulomb de carga; 1000 volts equivalen a 1000 joules de energía por coulomb de carga. Si un conductor tiene un potencial de 1000 volts, se requerirían 1000 joules de energía por coulomb para traer una pequeña carga desde una posición muy alejada y añadirla a la carga del conductor. (Como una carga pequeña sería mucho menor que un coulomb, la energía necesaria sería mucho menor que 1000 joules. Por ejemplo, para añadir una carga de un protón, es decir, de 1,6.10-19C, se requeriría una energía de sólo 1,6.10-19J).

Como el potencial eléctrico se mide en volts, se le suele llamar voltaje. En este libro usaremos ambos términos indistintamente. El significado del voltaje es que se puede asignar un valor bien definido de esta cantidad a una posición, haya o no haya cargas ocupándola. Podemos hablar de los voltajes en distintas posiciones de un campo eléctrico, haya o no haya cargas en dichas posiciones.

Si te frotas un globo en el cabello, el globo adquiere una carga negativa que produce un potencial de, quizá, ¡varios miles de volts!. Si la carga del globo fuese de un coulomb se requerirían varios miles de joules de energía para proporcionarle tal voltaje. Sin embargo, un coulomb es una cantidad de carga relativamente grande; típicamente, la carga de un globo frotado en el cabello es mucho menor que un millonésimo de coulomb. Por lo tanto, la cantidad de energía asociada con el globo cargado es mucho muy pequeña; de alrededor de un milésimo de joule. Se requiere una gran cantidad de energía para producir un voltaje elevado sólo cuando interviene una gran cantidad de carga. Este ejemplo resalta la diferencia entre la energía potencial eléctrica y el potencial eléctrico.

Finalmente diremos que el potencial eléctrico es:

Propiedad del campo eléctrico de almacenar energía eléctrica al ubicar una carga en él.

• Para un punto ubicado a cierta distancia de una carga “Q”:

 

 

• Como magnitud escalar que es, entonces para varias cargas:

VP = V1 + V2 + V3
* Suma algebraica
• Para llevar una carga “q” de un punto a otro del campo se efectúa un trabajo.

 

* El trabajo no depende de la trayectoria.
* El trabajo externo será igual al valor del trabajo que realiza el campo eléctrico.

* Potencial en el infinito es nulo (V = 0)
Se denomina “Superficie Equipotencial” al que contiene puntos que tienen igual potencial eléctrico, son perpendiculares a las líneas de fuerza.

* Sobre una superficie equipotencial no se realiza trabajo.

Fórmulas
Potencial eléctrico:

debido a una carga eléctrica:
Potencial eléctrico debido a varias cargas:
VP = V1 + V2 + V3 + V4 + …. + Vn

Diferencia de potencial: VB/A = VB – VA
trabajo realizado desde “A” hasta “B” por un agente externo:

WA®B = q(VB – VA)

en un campo eléctrico uniforme:
VB – VA = E.d
Unidades de medidas

 

PRIMERA PRACTICA
NIVEL 1 :

1. Determine el potencial que genera una carga Q = – 4 mC en un punto ubicado a 18 cm.
a) 200 KV b) – 200 c) 400
d) – 400 e) – 300
2. Determine el potencial eléctrico de un punto ubicado a 6 cm de una carga positiva Q = 2 mC.
a) 100 KV b) 200 c) 300
d) 400 e) 500
3. Si a una distancia de 6 m de una carga “Q” el potencial es – 9 KV. Hallar la carga “Q”.

a) 2 m C b) – 4 c) – 6
d) 8 e) 12
4. Determine el potencial eléctrico en el centro de una esfera conductora electrizada con + 2 m C y cuyo radio es de 30 cm.
a) 40 KV b) 60 c) 80
d) 20 e) cero
5. El potencial a una cierta distancia de una carga “Q” vale 210 V, calcular el potencial si la distancia se triplica y la carga se duplica.

a) 140 V b) 210 c) 280
d) 315 e) 350

6. Halle el potencial eléctrico en el punto medio de la línea que une las cargas QA = 6 m C y QB = – 8 m C.

 

a) 6 KV b) – 6 c) 9
d) – 9 e) 3

7. Hallar el potencial en el vértice “A” del triángulo,
QB = 6 m C, QC = – 8 m C.

 

a) 0 V b) 1 c) 2
d) 3 e) 5

 

8. Calcular el potencial en el punto “P”
(q = 8 m C)

a) 2,5 Kv b) 3,5 c) 4,5
d) 5,5 e) 1,5
9. En dos vértices de un triángulo equilátero ABC de 2 m de lado, se colocan dos partículas electrizadas con cantidades de carga q1 = 10-6C y q2 = 10-6C. Calcular el potencial en el punto “M”.

a) b)c) d) e)
10. Determine el potencial eléctrico en “N”, si el potencial eléctrico en “P” es 36.103V

11. Si el potencial eléctrico en “P” es cero. Determine “q2″.

a) – 2 m C b) – 6 c) – 4
d) – 8 e) – 10

12. Se tienen dos partículas electrizadas con +4.10-8C y
-10-8C separadas 1 m. Determine el potencial en el punto donde el campo eléctrico es nulo.
a) 60 V b) 9 c) 90
d) 900 e) 600
13. Halle la carga que debe ubicarse en el pie de la altura de 12 m para que el potencial total en el punto “P” sea cero.

a) -24,9 m C b) -29,4 c) -26,4

d) -29,6 e) -25,4

14. Determinar la diferencia de potencial entre los puntos “A” y “B”. (Q = 5.10-6C)

 

a) 600 V b) 60 c) 6000

d) 6 e) 60000
15. En la figura se muestra una partícula electrizada. Si el potencial eléctrico en “A” es 900 V, determine la diferencia de potencial entre el punto “A” y “B”.

a) 60 V b) 600 c) 6
d) 60000 e) 6000

 

 

NIVEL 2:
1. ¿Qué trabajo desarrolla el campo eléctrico para trasladar una carga de + 8 m C de “A” hasta “B”? Siendo: VA = 70V y VB = 50V
a) 1,6 mJ b) 16 c) 0,16
d) 2 e) 2,5

2. Calcular el trabajo que desarrolla el campo uniforme para trasladar una carga de +2mC desde el punto “A” hasta “B”, siendo: VA = 750 V y VB = 200 V.

a) 1,1 mJ b) 1,5 c) 2
d) 2,1 e) 2,5

3. Calcular el trabajo que realiza el campo cuando se traslada una carga de -10-7C desde un punto situado a 24 m de una carga de 72.10-7C hasta otro punto situado a 6 m del primero.

 

a) 90 m J b) 95 c) 80
d) 45 e) 30

4. Dadas las cargas 2.10-4C y 4.10-4C fijas. Calcúlese el trabajo del campo cuando una carga de 10-4C es llevada desde “A” hacia “B”.

a) -15 J b) 30 c) – 30
d) 40 e) 45

5. De la figura determine el valor de “qo” si cuando se traslada de “A” hacia “B” el campo eléctrico realiza un trabajo de 9 J. (q1 = 4.10-4C; q2 = 6.10-4C)

 

a) 1 m C b) 2 c) 3
d) – 4 e) – 5

6. En la figura mostrada, calcular el trabajo desarrollado por el campo para trasladar una carga de “A” hasta “B”, siendo Q = +8C; q = 2 mC.

a) 2,5 KJ b) – 3,6 c) – 25
d) – 36 e) 40

7. Determine el trabajo realizado por el campo eléctrico asociado a la pequeña esfera fija en el soporte, sobre una partícula electrizada con 3 mC, por la trayectoria mostrada de “A” hacia “B”.

a) 0,27 J b) 0,54 c) 0,36

d) 1,08 e) N.A.

8. En un triángulo equilátero cuyo lado mide 6 m se ubican en sus vértices cargas de 24mC, -12mC y 5mC. ¿Qué trabajo efectúa el campo cuando la carga de 5mC es llevada desde el vértice que ocupa hasta el infinito?

a) 90 mJ b) 100 c) 120

d) 150 e) 180

9. Determine el trabajo desarrollado por un agente externo al trasladar lentamente una partícula electrizada con + 6 m C de “A” hasta “B” siguiendo la trayectoria mostrada.

 

a) – 24 mJ b) – 12 c) – 48

d) – 36 e) – 96

10. Mostramos un campo eléctrico y algunas líneas equipotenciales. Halle el trabajo efectuado por el campo cuando la carga de +10-3C es llevada desde “A” hasta “B”.

a) 0,01 J b) – 0,1 c) 0,5

d) – 0,5 e) 0,7

NIVEL 3 :

1. Determinar el potencial eléctrico en “P” debido al sistema de partículas electrizadas (q = 10-6C)

a) 1,2.104V b) 2,4.104 c) 3,6.104

d) 1,8.104 e) 3,6.103

2. Determine el potencial eléctrico en el baricentro del triángulo equilátero (ABC) de lado l =

a) 2250 V b) 4500 c) 9000

d) 3000 e) 1500

3. Tres partículas electrizadas con q1, q2, q3 se colocan en los vértices de un rectángulo, tal como se muestra. Calcular la cantidad de carga q3 si el potencial en el punto “P” es cero. (q1 = + 3mC; q2 = +4mC)

a) 8 mC b) 4 c) 5

d) 10 e) 1

4. Se muestra un triángulo rectángulo cuya hipotenusa mide 25 m encuentre el potencial total en el pie de la altura trazada a partir del ángulo recto.

 

a) 30 KV b) 35 c) 45

d) 50 e) 55

5. Dos cargas de -2.10-4C y 6.10-3C están separadas
9 m.¿Qué trabajo realizará la fuerza del campo cuando llevamos la carga de -2.10-4C a una distancia de 3 m de la otra carga?

a) 1500 J b) 1800 c) 2100
d) 2400 e) 2700

6. En el campo eléctrico uniforme cuya intensidad es
4 N/C. Hállese la diferencia de potencial (VA – VB)

a) 8 V b) 10 c) 12
d) 15 e) 20
7. En un campo eléctrico uniforme representado por líneas de fuerza verticales hacia abajo se muestran líneas equipotenciales, hallar “x”.

a) 4 m b) 8 c) 10
d) 12 e) 15

8. Una esfera de 0,2 g de masa pende de un hilo aislado entre dos láminas separadas 5 cm. Si la esferita esta cargada con 7.10-7C, hallar la diferencia de potencial existente entre las placas si el hilo que sujeta a la esferita se ha desviado 37° respecto a la vertical.

a) 80 V b) 985 c) 100
d) 105 e) 115

9. Dos grandes placas paralelas separadas en 2 cm son conectadas a las bornes de una batería de 10 V. Hallar el potencial a 1 cm de esta placa si el potencial en la placa positiva es 30 V.

a) 5 V b) 10 c) 15
d) 20 e) 25

10. Determine la diferencia de potencial entre los puntos “A” y “B”, si la esfera de 100 g electrizada con q = 10-5C se suelta en “A” y cuando pasa por “B” tiene una energía cinética de 10-2J.

a) – 5 KV b) – 3 c) – 2
d) – 7 e) – 9
COMPLEMENTO
1. El potencial eléctrico se define como el _____________ para trasladar una carga desde _____________ hasta un determinado punto.

2. El potencial eléctrico en un punto creado por una carga se determina:

3. Es la unidad del potencial eléctrico en el S.I.:

a) Joule (J) b) Coulomb (C)
c) Voltio (V) d) Faradio (F)
e) Watts (W)

 

4. Para el cálculo del potencial eléctrico, mediante la ecuación dada se debe o no considerar el signo de la carga:

a) Si; porque : ________________________________
b) No; porque: ________________________________

5. Para todos los puntos que se encuentran a una ________ distancia de una carga, se genera una superficie en la cual todos los puntos tienen ________ potencial eléctrico. A esta superficie se le denomina _________

6. Las líneas de fuerza del campo eléctrico y cada una de las superficies equipotenciales son ________________.

7. De la figura mostrada, se puede establecer:

8. La relación entre el cambio o diferencia de potencial y el campo eléctrico es:

a) DV = E.d. b) DV = E/d c)DV= E.q.d
d) DV = e) DV =

Comments are closed.

LA ELECTRICIDAD Y LA MATERIA EJERCICIOS RESUELTOS-QUINTO DE SECUNDARIA PDF Y VIDEOS
CAMPO ELÉCTRICO EJERCICIOS RESUELTOS-QUINTO DE SECUNDARIA PDF Y VIDEOS