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Física P.A.U. ELECTROMAGNETISMO 3◊ PROBLEMAS●CAMPO ELECTROSTÁTICO1. Una carga puntual Q ocupa la posición (0, 0) del plano XY en el vacío. En un punto A del eje X elpotencial es V = -100 V y el campo eléctrico es E = -10 i N/C (coordenadas en metros):a) Calcula la posición del punto A y el valor de Q.b) Determina el trabajo necesario para llevar un protón desde el punto B (2, 2) hasta el punto A.c) Haz una representación gráfica aproximada de la energía potencial del sistema en función dela distancia entre ambas cargas. Justifica la respuesta.Dato: carga del protón: 1,6×10 -19 C; K = 9×10 9 N·m 2·C -2 (P.A.U. Set. 11)Rta.: a) r A = (10,0, 0) m; Q = -1,11×10 -7 C; b) W = -4,05×10 -17 JDatos Cifras significativas: 3Posición de la carga Qr O = (0, 0) mPotencial en el punto AV = -100 VCampo eléctrico en el punto AE = -10,0 i N/CPosición del punto Br B = (2,000, 2,000) mCarga del protónq p = 1,60×10 -19 CConstante eléctrica K = 9,00×10 9 -2N·m2·C IncógnitasPosición del punto Ar AValor de la carga QQTrabajo necesario para llevar un protón de B a AW B→AOtros símbolosDistancia entre dos puntos A y Br ABEcuacionesCampo eléctrico creado por una carga puntual Q a una distancia r⃗E=K Q r 2 ⃗u rPotencial electrostático de un un punto que dista una distancia r de una carga Q V =K Q rTrabajo que hace la fuerza del campo cuando se mueve una carga q desde unWpunto A hasta otro punto BA→B = q (V A – V B )Energía potencial electrostática de una carga q en un punto AE P A = q V ASolución:a) Se sustituyen los datos en las ecuaciones del campo⃗E=K Q r 2 ⃗u rque, tomando sólo el módulo, queda:−10,0 ⃗i [ N/ C]=9,00×10 9 [ N·m 2· C −2 ] Q r 2 ⃗u r10,0 [ N/C]=9,00×10 9 [ N·m 2·C −2 ] |Q|r 2También se sustituye en la ecuación de potencial electrostático:V =K Q r−100 [V]=9,00×10 9 [ N·m 2·C −2 ] Q r