Page 513 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

*24.16. Dos cargas de +12 nC y +18 nC están separadas *24.19. Una carga de +5 nC se halla sobre la superficie de
por una distancia horizontal de 28 mm. ¿Cuál es la una esfera metálica hueca cuyo radio es de 3 cm.
intensidad del campo resultante en un punto ubica­ Aplique la ley de Gauss para hallar la intensidad del
do a 20 mm de cada carga y arriba de la recta que campo eléctrico a una distancia de 1 cm de la super­
une las dos cargas? ficie de la esfera. ¿Cuál es el campo eléctrico en un
*24.17. Una carga de +4 nC se sitúa a x = 0, y una carga de punto ubicado 1 cm dentro de la superficie?
+6 nC se halla en x = 4 cm sobre un eje x. Encuen­ Resp. 2.81 X 104 N/C, cero
tre el punto donde la intensidad del campo eléctrico *24.20. Dos placas paralelas, ambas de 2 cm de ancho y 4 cm
resultante es igual a 0. Resp. x = 1.80 cm de largo, están colocadas verticalmente de modo que
la intensidad del campo entre ambas es de 10 000
Secciones 24.4 Ley de Gauss y 24.5 Aplicaciones de
la ley de Gauss N/C hacia arriba. ¿Cuál es la carga en cada placa?
*24.21. Una esfera de 8 cm de diámetro tiene una carga de
24.18. Aplique la ley de Gauss para demostrar que el cam­ 4 ¡xC en su superficie. ¿Cuál es la intensidad del
po fuera de una esfera sólida cargada, a una distan­ campo eléctrico en la superficie, 2 cm fuera de la
cia r de su centro, está dado por superficie y 2 cm dentro de la superficie?
Resp. 2.25 X 107 N/C, 9.99 X 106 N/C, cero
E = ^ ~ H
4 t t € 0 r
donde Q es la carga total sobre la esfera.

1 Problemas adicionales

24.22. ¿A qué distancia de una carga puntual de 90 nC, la 24.30. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza
intensidad del campo será de 500 N/C? que actuaría sobre una carga de —2 /xC colocada en
24.23. Se ha determinado que la intensidad del campo el vértice superior del triángulo descrito en el pro­
eléctrico en un punto del espacio es de 5 X 105 N/C, blema 24.29?
en dirección al Oeste. ¿Cuáles son la magnitud y la *24.31. Una partícula de 20 mg se encuentra en un campo
dirección de la fuerza sobre una carga de —4 ¡jlC descendente uniforme de 2000 N/C. ¿Cuántos elec­
colocada en ese punto? Resp. 2 N, al Este trones excedentes habrá que colocar sobre la partí­
24.24. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza cula para que las fuerzas eléctrica y gravitacional se
sobre una partícula alfa (q = +3.2 X 10- '9 C) que equilibren? Resp. 6.125 X 1011 electrones
pasa a través de un campo eléctrico ascendente cuya *24.32. Aplique la ley de Gauss para demostrar que la inten­
intensidad es de 8 X 104 N/C? sidad del campo eléctrico a una distancia R de una
24.25. ¿Cuál es la aceleración de un electrón (e = —1.6 línea infinita de carga está dada por
X 10“19 C) colocado en un campo eléctrico descen­
dente constante de 4 X 105 N/C? ¿Cuál es la fuer­
za gravitacional que actúa sobre esta carga si m = 27T60R
9.11 X 10~31 kg?
Resp. 7.03 X 1016 m/s2 N, 8.93 X 10~30 N donde A es la carga por unidad de longitud. Cons­
24.26. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico en el truya una superficie gaussiana como la de la figura
punto medio de una recta de 40 mm entre una carga 24.15.
de 6 nC y otra de —9 nC? ¿Qué fuerza actuará sobre
una carga de —2 nC colocada en el punto medio?
*24.27. La densidad de carga en cada una de dos placas pa­
ralelas es de 4 /uC/m2. ¿Cuál es la intensidad del
campo eléctrico entre las placas?
Resp. 4.52 X 105 N/C
*24.28. Una carga de —2 nC se halla en x = 0 sobre el eje x.
Una carga de +8 nC se sitúa en x = 4 cm. ¿En qué
punto la intensidad del campo eléctrico será igual a 0?
*24.29. Cargas de —2 y +4 /xC se ubican en las esquinas de la
base de un triángulo equilátero cuyos lados miden 10
cm. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la in­
tensidad del campo eléctrico en la esquina de arriba?
Resp. 3.12 X 106 N/C, 150° Figura 24.15

494 Capítulo 24 Resumen y repaso