RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO DE CAMPO ELÉCTRICO: INTENSIDAD, POTENCIAL, ENERGÍA POTENCIAL Y TRABAJO PARA ELECTROSTÁTICA DE FÍSICA DE BACHILLERATO:

EJERCICIO F2BE25:

Dadas las cargas puntuales q₁=100 mC,q₂=-50 mC y q₃=-100 mC, situadas en los puntos A(-3,0), B(3,0) y C(0,2) respectivamente, calcular:

a) La intensidad del campo electrostático en el punto (0,0)

b) El potencial en el punto (0,0).

c) El trabajo que debe realizarse para formar dicha distribución.

d) El trabajo necesario para traer una carga de -10 mC desde el infinito hasta el punto (0,0). Interpreta físicamente el resultado.

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RESOLUCIÓN:

A) Para el cálculo del campo los sentidos de los campos creados por cada una de las cargas está en el dibujo.

Hay que tener en cuenta que una carga positiva crea en un punto un campo de tipo repulsivo (manantial-lineas de campo hacia fuera de ella-) como le ocurre a Q₁ y que una carga negativa es de tipo atractivo (sumidero-líneas de campo hacia ella-) como le ocurre tanto a Q₃ como a Q₂. Las flechas-vectores que indican estos campos están coloreadas igual que los nombres que las indican.

Según han caído en el sistema de referencia y teniendo en cuenta las componentes y los vectores unitarios habituales de cada uno de los ejes:

En el dibujo se ha incluido el Campo Total, como consecuencia de la suma lógica de los tres campos creados por cada una de las cargas.

El módulo de cada campo y su expresión vectorial

El campo total, es la suma de las tres expresiones para cada uno de los campos:

El módulo de este campo total:

b) Respecto al potencial, hay que tener en cuenta que el potencial en un punto es una magnitud Escalar, que tiene el signo de la carga que lo crea en ese punto. El potencial total será la suma de los potenciales creados por cada una de las cargas en ese punto. Las distancias están muy claras del enunciado y del dibujo.

c) El trabajo necesario para formar una distribución de cargas o de masas, ya que estamos en un campo conservativo es igual a la energía potencial de la distribución.

d) El trabajo desde el infinitoo hasta el punto (0,0):

El trabajo lo hemos realizado nosotros en contra de las líneas del campo, ya que nos ha dado negativo.

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