Problema 5 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2021

Tema: Campo eléctrico: Coulomb, campo, potencial y trabajo · Del examen Extraordinaria (2021)

Enunciado

5. (2,5 puntos)

a)

Explica el concepto de potencial eléctrico. ¿Qué potencial eléctrico crea en su entorno una partícula con carga qq? Dibuja sus superficies equipotenciales. (1 punto)

b)

Las tres partículas de la figura, con cargas q1=q2=1 μCq_1 = q_2 = 1\ \mu\text{C} y q3=−1 μCq_3 = -1\ \mu\text{C} están fijas en tres vértices de un cuadrado de lado L=0,9 mL = 0{,}9\text{ m}. Determina el potencial eléctrico en el punto PP, vértice vacante del cuadrado. (1,5 puntos)

Datos: Constante de Coulomb: K=1/(4πε0)=9×109 N⋅m2⋅C−2K = 1/(4\pi\varepsilon_0) = 9\times 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2\cdot\text{C}^{-2}

Enunciado: Problema 5 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Explica el concepto de potencial eléctrico. ¿Qué potencial eléctrico crea en su entorno una partícula con carga q?

Solución: Concepto: energía potencial por unidad de carga positiva testigo en un punto del campo (V=Ep/q′V = E_p/q' o trabajo por unidad de carga desde el infinito). Potencial de una carga puntual: V(r)=KqrV(r) = K\frac{q}{r}.

b) Las tres partículas de la figura, con cargas q1 = q2 = 1 uC y q3 = -1 uC están fijas en tres vértices de un cuadrado de lado L = 0,9 m. Determina el potencial eléctrico en el punto P, vértice vacante del cuadrado.

Solución: 7,07⋅1037{,}07\cdot 10^3 V / 70717071 V / 7,077{,}07 kV

a) Dibuja sus superficies equipotenciales.

Solución: Superficies esféricas concéntricas centradas en la carga puntual qq. Las líneas de campo son radiales y perpendiculares a dichas superficies en todo punto.

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