FICHA D2-P04
Fuera de NM

Las cargas que se repelen

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TipoRepaso Dificultad Puntos7 pts Tiempo máx.14 min Media8 min Origen preguntaRedactado Verificación soluciónPropia sin verificar Completado con IA
Material necesario — Cuadernillo de datos: sí — energía potencial eléctrica, Tema D.2.
Prerrequisitos
  • Energía potencial eléctrica entre dos cargas puntuales: Ep = kq₁q₂/r
  • A diferencia de la gravitatoria, la energía potencial eléctrica puede ser POSITIVA (cargas del mismo signo, se repelen) o NEGATIVA (cargas de signo opuesto, se atraen)
  • El trabajo realizado por la fuerza eléctrica al separar las cargas es W = −ΔEp (si Ep disminuye, la fuerza eléctrica realiza trabajo POSITIVO sobre las cargas)

Dos cargas puntuales del mismo signo, q1 y q2, están inicialmente separadas una distancia r1. Después se separan hasta una distancia r2 = 2r1 (el doble), debido a la repulsión mutua. q1 = +2,0 µC q2 = +3,0 µC r1 = 0,50 m r2 = 1,0 m

a Escribe la fórmula de la energía potencial eléctrica entre dos cargas puntuales. [1]
b Calcula la energía potencial eléctrica cuando la separación es r1. [2]
c Calcula la energía potencial eléctrica cuando la separación es r2, y compara el resultado con el del apartado b). [2]
d Indica si la fuerza eléctrica realiza trabajo positivo o negativo sobre las cargas al separarse de r1 a r2, y justifica tu respuesta. [2]
Pistas progresivas
Teoría básica
  • Energía potencial eléctrica: Ep = kq₁q₂/r. — Cuadernillo de datos, Tema D.2.
  • El SIGNO de Ep depende del signo de q1×q2: positivo si las cargas son del mismo signo (se repelen), negativo si son de signo opuesto (se atraen).
  • Igual que la energía potencial gravitatoria, la eléctrica depende de 1/r (no de 1/r², como la fuerza).
  • Trabajo de la fuerza eléctrica al separarse las cargas: W = −ΔEp. Si Ep disminuye, W es positivo (la fuerza ayuda al movimiento).
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic D.2 Electric and magnetic fields, energía potencial eléctrica.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema D.2, Ep = kq₁q₂/r.
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Apartado a) — Ep = kq₁q₂/r.
Apartado b) — Ep1 = 8,99×10⁹ × (2,0×10⁻⁶)(3,0×10⁻⁶) / 0,50 ≈ 0,11 J.
Apartado c) — Ep2 = 8,99×10⁹ × (2,0×10⁻⁶)(3,0×10⁻⁶) / 1,0 ≈ 0,054 J — la mitad de Ep1, misma dependencia 1/r que en el caso gravitatorio.
Apartado d) — Positivo. La fuerza eléctrica (repulsiva) y el desplazamiento (de separación) apuntan en el mismo sentido, así que la fuerza realiza trabajo positivo sobre las cargas — coherente con la disminución de Ep observada entre b) y c).