Cuestionaria equipo 4: Campo electrico: Carga Puntual

1. Se coloca un protón en un campo eléctrico uniforme y luego se libera. Después se coloca un electrón en el mismo punto y se libera.

• Experimentan estas dos partículas la misma fuerza?

Si, ya que el campo al que estan sometidas es el mismo para ambos casos y por lo tanto estan sometidas a la misma fuerza de este.

• Y la misma aceleración?

No, ya que sus masas son diferentes y por lo tanto, aplicando la Segunda ley de Newton (F=mg), la aceleracion dependede la masa y no solo de la fuerza que se le aplique al proton y al electron respectivamente.

• Se desplazan en la misma dirección al ser liberadas?

No, ya que en caso de que el campo sea generado por una particula negativa, el proton al liberarse se alejará de esta particula (repulsion) y el electron en cambio se verá atraido por esta particula (atraccion); si el campo es generado por una particula positiva las fuerzas serian viceversa.

2.- Los campos eléctricos suficientemente intensos pueden provocar que los átomos se ionicen positivamente, esto es, que pierdan uno ó más electrones.

• Explicar como ocurre esto.

Los campos electricos generan niveles de energia , al absorber la energia un electron se excita y pasa a un mayor nivel de energia, si el campo electrico produce "demasiada energia" , esta será suficiente para que el electron no solo pase a otro nivel de energia sino que tenderá a "saltar" del atomo para formar un enlace con otro atomo,(tanta energia le servirá de "propulsor") a esto se le llama ionizacion.

• Qué es lo que determina la intensidad que el campo debe tener para que esto ocurra?

El nivel de energia del electron de valencia( el que ocupa el ultimo lugar dentro de un atomo) en el que se encuentra este, ya que este nivel determinará que tan "dispuesto" esté el electron para saltar del atomo o qué tanta intensidad requiere el electron para lograr la ionizacion.

3.- Cierta partícula tiene una carga – 3 nC.

• a) Hallar la magnitud y dirección del campo eléctrico debido a esta partícula en un punto situado 0.25 m directamente arriba de ella,
  

q = - 3 nC = - 3 x10^{-9 C}
r = 0.25 mts
k = 9x10⁹ N. m²/C²

E = k q = ( 9x10⁹ N. m²/C²) ( - 3 x10^{-9 C)} = - 432 N/C

....... R² ............... ( 0.25 m)²

^{La direccion del campo electrico es hacia adentro ya que se trata de una carga negatica.}

• b) A que distancia de esta partícula tiene su campo eléctrico una magnitud de 12 N/C?.

E = 12 N/C

r = √ kq /E = √( 9x10⁹ N. m²/C²) ( - 3 x10^{-9 C) / 12 N/C = 1.5 mts}

4.- Un electrón inicialmente en reposo se deja libre en un campo eléctrico uniforme. El electrón se acelera verticalmente hacia arribar recorriendo 4.5 m en los primeros 3 us después de ser liberado.

• a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico?,

E = k q = ( 9x10⁹ N. m²/C²) ( 1.602 x 10^{-19 C)} = 7.12 x 10^-11 N/C

.........R² .......................( 4.5 m)²

La direccion del campo es hacia dentro ya que se trata de una craga negativa.

• b) Se justifica no tener en cuenta los efectos de la gravedad?, justificar la respuesta cuantitativamente.

Aplicando la Segunda Ley de Newton: F=mg...

F= mg= (9.1X10-31kg)(9.8 m/s2)= 8.918X10-30 kgm/s2

E=F/q = 8.918X10-30 kgm/s2 /1.602X10-19 C = 5.54 X10-11 N/C

Si tomamos en cuenta los efectos de la gravedad, el campo electrico ejercido en el electron esmenor que elde la prueba hecha.