if you want to remove an article from website contact us from top.

    una carga de 2.0 mc se encuentra en un campo eléctrico uniforme de intensidad 4.0 × 10^5 n/c. ¿cuánto trabajo se necesita para mover esta carga 20 cm a lo largo de una trayectoria que forma un ángulo de 60 grados con el campo eléctrico?

    Santiago

    Chicos, ¿alguien sabe la respuesta?

    obtenga una carga de 2.0 mc se encuentra en un campo eléctrico uniforme de intensidad 4.0 × 10^5 n/c. ¿cuánto trabajo se necesita para mover esta carga 20 cm a lo largo de una trayectoria que forma un ángulo de 60 grados con el campo eléctrico? de este sitio.

    7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial

    Este libro de texto gratis es un recurso de OpenStax escrito para mejorar el acceso que tienen los estudiantes a materiales educativos de alta calidad y revisados por expertos.

    Física universitaria volumen 2

    7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial

    7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial

    Objetivos de aprendizaje

    Al final de esta sección, podrá:

    Definir potencial eléctrico, voltaje y diferencia de potencial.

    Definir el electronvoltio.

    Calcular el potencial eléctrico y la diferencia de potencial a partir de la energía potencial y el campo eléctrico.

    Describir sistemas en los que el electronvoltio es una unidad útil.

    Aplicar conservación de la energía a sistemas eléctricos.

    Recordemos que anteriormente definimos el campo eléctrico como una cantidad independiente de la carga de prueba en un sistema dado que, sin embargo, nos permitiría calcular la fuerza que resultaría sobre una carga de prueba arbitraria (la suposición por defecto en ausencia de otra información es que la carga de prueba es positiva). Definimos brevemente un campo para la gravedad, pero esta es siempre atractiva, mientras que la fuerza eléctrica puede ser atractiva o repulsiva. Por lo tanto, aunque la energía potencial es perfectamente adecuada en un sistema gravitacional, es conveniente definir una cantidad que nos permita calcular el trabajo sobre una carga independientemente de la magnitud de esta. Calcular el trabajo directamente puede ser difícil, ya que

    W= F → ⋅ d ⃗ W=F→·d→

    y la dirección y magnitud de

    F → F→

    pueden ser complejos para múltiples cargas, para objetos con formas extrañas y a lo largo de trayectorias arbitrarias. Pero sabemos que porque

    F → =q E → F→=qE→

    , el trabajo, y por tanto

    ΔU, ΔU,

    es proporcional a la carga de prueba q. Para disponer de una cantidad física independiente de la carga de prueba, definimos el potencial eléctrico V (o simplemente potencial, ya que se entiende que es eléctrico) como la energía potencial por unidad de carga:

    POTENCIAL ELÉCTRICO

    La energía potencial eléctrica por unidad de carga es

    V= U q . V=Uq. 7.4

    Como U es proporcional a q, la dependencia sobre q se anula. Por lo tanto, V no depende de q. El cambio en la energía potencial

    ΔU ΔU

    es crucial, por lo que nos preocupa la diferencia en el potencial o la diferencia de potencial

    ΔV ΔV

    entre dos puntos, donde

    ΔV= V B − V A = ΔU q . ΔV=VB−VA=ΔUq.

    DIFERENCIA DE POTENCIAL ELÉCTRICO

    La diferencia de potencial eléctrico entre los puntos A y B,

    V B − V A , VB−VA,

    se define como el cambio de energía potencial de una carga q desplazada de A hacia B, dividido entre la carga. Las unidades de diferencia de potencial son julios por culombio, y Alessandro Volta les dio el nombre de voltios (V).

    1V=1J/C 1V=1J/C

    El conocido término voltaje es el nombre común de la diferencia de potencial eléctrico. Tenga en cuenta que siempre que se cita un voltaje, se entiende que es la diferencia de potencial entre dos puntos. Por ejemplo, toda batería tiene dos terminales y su voltaje es la diferencia de potencial entre ellos. Más fundamentalmente, el punto que elige como cero voltios es arbitrario. Esto es análogo al hecho de que la energía potencial gravitacional tiene un cero arbitrario, como el nivel del mar o quizás el suelo de una sala de conferencias. Conviene subrayar la distinción entre diferencia de potencial y energía potencial eléctrica.

    DIFERENCIA DE POTENCIAL Y ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA

    La relación entre la diferencia de potencial (o voltaje) y la energía potencial eléctrica viene dada por

    ΔV= ΔU q oΔU=qΔV. ΔV=ΔUqoΔU=qΔV. 7.5

    Voltaje no es lo mismo que energía. El voltaje es la energía por unidad de carga. Por lo tanto, una batería de motocicleta y una de automóvil pueden tener el mismo voltaje (más exactamente, la misma diferencia de potencial entre los terminales de la batería) y, sin embargo, una almacena mucha más energía que la otra porque

    ΔU=qΔV. ΔU=qΔV.

    La batería del automóvil puede mover más carga que la de la motocicleta, aunque ambas son baterías de 12 V.

    EJEMPLO 7.4

    Calcular la energía

    Tiene una batería de motocicleta de 12,0 V que puede mover 5.000 C de carga, y una batería de automóvil de 12,0 V que puede mover 60.000 C de carga. ¿Cuánta energía aporta cada una? (Se supone que el valor numérico de cada carga es preciso con tres cifras significativas).

    Estrategia

    Decir que tenemos una batería de 12,0 V significa que sus terminales tienen una diferencia de potencial de 12,0 V. Cuando una batería de este tipo mueve la carga, la hace pasar por una diferencia de potencial de 12,0 V, y la carga recibe un cambio de energía potencial igual a

    ΔU=qΔV. ΔU=qΔV.

    Para calcular la salida de energía, multiplicamos la carga movida por la diferencia de potencial.

    Solución

    Para la batería de la motocicleta,

    q=5.000C q=5.000C y ΔV=12,0V ΔV=12,0V

    . La energía total suministrada por la batería de la motocicleta es

    Δ U ciclo

    =(5.000C)(12,0V)=(5.000C)(12,0J/C)=6,00×

    10 4 J.

    ΔUciclo=(5.000C)(12,0V)=(5.000C)(12,0J/C)=6,00×104J.

    Del mismo modo, para la batería del automóvil,

    fuente : openstax.org

    Movimiento de una partícula cargada en un campo eléctrico y en un campo magnético

    Movimiento de una partícula cargada en un campo eléctrico y en un campo magnético

    En esta página se estudia el movimiento de una partícula cargada en:

    En un campo eléctrico uniforme

    En un campo magnético uniforme

    Cuando ambos campos están presentes

    Las direcciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí

    El caso particular más importante es el selector de velocidades, se compensan las fuerzas que ejercen el campo eléctrico y el campo magnético sobre una partícula cargada que se mueve con velocidad v. La partícula sigue una trayectoria rectilínea

    Movimiento en un campo eléctrico

    Una partícula cargada que está en una región donde hay un campo eléctrico, experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo eléctrico

    → f e = q → E fe→=qE→ .

    Si la carga es positiva, experimenta una fuerza en el sentido del campo

    Si la carga es negativa, experimenta una fuerza en sentido contrario al campo

    Si el campo es uniforme, la fuerza es constante y también lo es, la aceleración. Aplicando las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, obtenemos la velocidad de la partícula en cualquier instante o después de haberse desplazado una determinada distancia

    a = q E m v = v 0 + a t x = v 0 t + 1 2 a t 2

    a=qEm  v=v0+at  x=v0t+12at2

    Aplicamos el principio de conservación de la energía, ya que el campo eléctrico es conservativo. La energía potencial q(V'-V) se transforma en energía cinética. Siendo V'-V la diferencia de potencial existente entre dos puntos distantes x. En un campo eléctrico uniforme V'-V=Ex.

    q ( V ' − V ) = 1 2 m v 2 − 1 2 m v 2 0

    q(V'−V)=12mv2−12mv02

    El generador de Van de Graaff se emplea para acelerar partículas. En el terminal esférico del generador se producen iones positivos que son acelerados a lo largo de un tubo en el que se ha hecho el vacío, por la diferencia de potencial existente entre la esfera cargada y tierra.

    Movimiento en un campo magnético

    Una partícula que se mueve en un campo magnético experimenta una fuerza

    −→ f m = q → v × → B fm→=qv→×B→

    . El resultado de un producto vectorial es un vector de

    módulo igual al producto de los módulos por el seno del ángulo comprendido qvB sinθ

    dirección perpendicular al plano formado por los vectores velocidad

    → v v→ y campo → B B→ .

    y el sentido se obtiene por la denominada regla del sacacorchos. Si la carga es positiva el sentido es el del producto vectorial

    → v × → B v→×B→

    , como en la figura izquierda. Si la carga es negativa el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial

    → v × → B v→×B→

    , figura de la derecha

    Una partícula cargada describeuna trayectoria circular en un campo magnético uniforme. El radio, se obtiene a partir de la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme: fuerza igual a masa por aceleración normal.

    F m = m v 2 r q v B = m v 2 r r = m v q B

    Fm=mv2r  qvB=mv2r  r=mvqB

    Estudiaremos en esta página y las que siguen, varias situaciones en las que una partícula cargada positiva o negativa se mueve en una región donde existe un campo eléctrico, un campo magnético, o un campo eléctrico y magnéticos cruzados (perpendiculares entre sí).

    Movimiento en un campo eléctrico y magnéticos cruzados

    En este apartado, vamos a practicar con las fuerzas que ejercen un campo magnético y un campo eléctrico sobre partículas cargadas en movimiento.

    El campo eléctrico está creado por las dos placas de un condensador plano-paralelo que distan d y tienen una longitud L, su sentido es de la placa positiva (color rojo) a la negativa (color azul).

    El campo magnético es perpendicular al plano de la página, es positivo cuando apunta hacia dentro (color azul claro) y es negativo cuando apunta hacia fuera (color rosa).

    Desviación nula de la partícula

    Una carga eléctrica se mueve con velocidad v0 desconocida a lo largo del eje horizontal X. Buscaremos las intensidades y los sentidos de los campos eléctrico y magnético que hacen que la partícula se mueva a lo largo del eje X sin desviarse.

    El campo eléctrico ejerce una fuerza

    → f e = q → E fe→=qE→

    El campo magnético ejerce una fuerza

    fuente : www.sc.ehu.es

    ¿Quieres ver la respuesta o más?
    Santiago 7 day ago
    4

    Chicos, ¿alguien sabe la respuesta?

    haga clic para responder