Pregunta 3 · Física UDL 2021

a) Esquema que justifiqui geomètricament la direcció i sentit del camp elèctric al vèrtex A

Solución: Esquema vectorial en el vèrtex A que mostri: - $\vec{E}_B$ dirigit horitzontalment cap a l'esquerra (repulsió deguda a $Q_B > 0$). - $\vec{E}_D$ dirigit verticalment cap amunt (repulsió deguda a $Q_D > 0$). - $\vec{E}_C$ dirigit en diagonal cap al vèrtex C (atracció deguda a $Q_C = -2q < 0$). - La suma vectorial resultant $\vec{E}_A$ apuntant cap al segon quadrant (amunt i a l'esquerra), formant un angle de $135^\circ$ respecte de l'eix $+x$.

a) Component x del camp elèctric total en el vèrtex A

Solución: $-5{,}86\cdot 10^6$ N/C

a) Component y del camp elèctric total en el vèrtex A

Solución: $5{,}86\cdot 10^6$ N/C

a) Mòdul del camp elèctric total en el vèrtex A

Solución: $8{,}28\cdot 10^6$ N/C

b) Calculeu el potencial electroestàtic en el punt A

Solución: $3{,}51\cdot 10^5$ V / $351$ kV

c) Determineu la diferència de potencial existent entre el punt A i el centre geomètric del quadrat

Solución: $3{,}51\cdot 10^5$ V / $351$ kV

d) Calculeu el treball necessari per traslladar una càrrega de prova -3q des del vèrtex A fins al centre del quadrat

Solución: $2{,}11$ J

d) Interpreteu el significat físic del signe obtingut

Solución: Com que $W_{\text{ext}} > 0$ ($W_{\text{camp}} < 0$), el trasllat no és espontani. En moure una càrrega negativa des d'un punt de potencial alt ($V_A > 0$) cap a un punt de menor potencial ($V_O = 0$), la força electroestàtica s'oposa al desplaçament, per la qual cosa un agent extern ha de fer un treball positiu contra el camp.