FISICA III2015

UNIDAD 1CARGA ELECTRICA Y LEY DE

COULOMB

DISCUSION 1●PROBLEMA 1●q =ne donde n = q/e●q = 7.50 x10-9 C y e = 1.6 x 10-19 C●Determinando el numero de electrones

n ●n = 4.6875 x 1010 electrones ●El cambio de masa (Δm) será igual al

producto de la masa del electrón por el numero de electrones

●m = 9.11x10-31 kg masa del electron●Δm = mn = 4.27 x 10-20 kg

Problema 3●m = 8.00 g●q = -3.20x10-9 C●La carga q es igual al producto del

numero de electrones por la carga de cada electrón

●q = ne despejando n = q/e ●n = 3.20x10-9 / 1.6 x 10-19 = 2.0x1010

electrones

●B) el numero de electrones en exceso que hay en cada átomo de plomo

●Hay que encontrar el numero de atomos del plomo

●Primero hay que determinar el numero de moles n

●El valor de n se determina como el cociente entre la masa del cuerpo entre la masa molar

●N = m/M●La masa molar del plomo es 207 g/mol●La masa del plomo es 8.0 g●Entonces n = 8.0/207 = 3.864x 10-2

moles●El numero de átomos es igual al

producto del numero de Avogadro 6.02 x 1023 átomos por mol por la cantidad de moles

●N = 6.02 x 1023 x 3.864x10-2 = 2.3261 x 1022 átomos

●Los electrones en exceso será igual al cociente del numero de electrones en exceso por átomo

●eexceso = 2.0 x 1010 / 2.3261 x 1022 = 8.598x10-13 electrones por átomo

PROBLEMA 4●Anillo de oro m = 17.7 g ●M = 197 g/mol ●Z = 79●A) numero de protones en el anillo●n = Nax z x m/M

●n = 6.02 x 1023 x 79x17.7/197●n = 4.27x1024 protones

●q = ne = + 4.27x1024x 1.6x10-19

●q = 6.83 x 105 C●El numero de electrones es igual al

numero de protones●nprot= 4.27x1024

PROBLEMA 7●En el literal b la carga 1 se reduce a q/2 ●En el literal c la carga 2 se reduce a ¾ q●Inicialmente F1 = kq1q2/r2 = 88 mN

●Para la segunda situación se tiene●F2 = k(q1/2)(3q2/4)/r2

●F2= 3/8 (kq1q2/r2 ) = (3/8)(88) = 33 mN

PROBLEMA 10●Q1=12 nc●Q2 = - 10 nc●R = 0.300 m●Determinar la fuerza electrica entre

ellas●La fuerza electrica entre ellas es de

atraccion por ser cargas de signo opuesto

●Su magnitud se determina asi:

●F1 = kq1q2/r2

●sustituyendo valores:●F1 = 8.99x109x12x18x10-18/(0.300)2

●F1 = 2.26x105 N

●B) Las esferas se conectan mediante un alambre conductor por lo tanto cada carga tiene un valor de – 3 microcoulombios

●La fuerza eléctrica entre las dos es de repulsión y su magnitud es igual a

●F2 = 8.99x109x3x3x10-18/(0.300)2

●F2 =8.99 x 107 N

PROBLEMA 11●La fuerza de atracción entre las dos

esferas es de 0.108 N cuando r = 0.50 m cuando se unen mediante un alambre las cargas se distribuyen por igual y la nueva fuerza entre ellas es de

●0.036 N●Cuales son las cargas iniciales 1 y 2●La primera ecuación es:

●F1 = kq1q2/r2 = - 0.108 N

●Cuando hay contacto con el alambre la fuerza será

●F2 = k(q1+q2)/2(q1+q2)/2/r2

●Despejando q1+q2 = (4x0.036x0.52/8.99x109)1/2

●q1 + q2 = 2x10-6

●Despejando q2 = 2x10-6-q1●Sustituyendo en la primera ecuación:●F1 = kq1(2x10-6-q1 )/r2 = - 0.108 N

●-0.108x0.52/8.99x109 = 2x10-6q1 – q12

●q12-2x10-6-3x10-12 = 0●Resolviendo la ecuación cuadrática se

llega a:

●Las cargas son de signo opuesto:●q1 = - 1 microcoulombio●q2 = +3 microcoulombio

PROBLEMA 5

Para determinar la carga en exceso que hay en una de las cargas utilizamos la ley de Coulomb

las cargas son iguales una es positiva y la otra es negativadespejando q de la ecuación nos queda asi:

q = (Fr2/K)½ = (1x104x1/8.99x109)1/2 = ± 1.05 mC

Hay que determinar la cantidad de electrones que hay en 1 kg de cobre

Se utiliza la siguiente formula n = Nzm/M = 6.02x1023x29x1000/63.5

n = 2.75x1026 electrones

DETERMINACION DEL NUMERO DE ELECTRONES QUE HAY EN LA CARGA DE UNA DE LAS ESFERAS

Para eso utilizamos la carga de electrón, entonces:

n’ = q/e = 1.05x10-3/1.6 x 1019 = 6.59 x 1015 electrones

Los electrones en exceso es el número de electrones entre el número total de electrones que hay en la carga negativa

eexceso = 6.59x1015/2.75x1026 = 2.4x10-11