Material necesario — Cuadernillo de datos: sí — campo eléctrico uniforme entre placas paralelas y carga elemental, Tema D.2.
Prerrequisitos
- Entre dos placas paralelas cargadas, el campo eléctrico es UNIFORME (mismo valor en todos los puntos entre las placas): E = V/d
- Fuerza sobre una carga en un campo eléctrico: F = qE
- Trabajo realizado sobre una carga al moverse entre dos puntos con diferencia de potencial V: W = qV
- Carga elemental (del electrón o el protón): e = 1,60×10⁻¹⁹ C (Cuadernillo)
Dos placas paralelas están separadas una distancia d, con una diferencia de potencial V entre ellas, como se muestra en el diagrama. Un electrón se encuentra en algún punto entre las placas. V = 500 V d = 2,0×10⁻² m
a
Escribe la fórmula del campo eléctrico uniforme entre dos placas paralelas en función de la diferencia de potencial y la separación.
[1]
b
Calcula la intensidad del campo eléctrico entre las placas.
[2]
c
Calcula la magnitud de la fuerza eléctrica sobre el electrón.
[2]
d
Calcula el trabajo realizado sobre el electrón al moverse de una placa a la otra.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — hay tres cálculos encadenados: primero el campo (a partir de V y d), luego la fuerza (a partir del campo), y por último el trabajo (a partir de V directamente, sin pasar por el campo).
- 2Apartado a) — busca en el Cuadernillo la fórmula del campo eléctrico uniforme entre placas.
- 3Apartado a), fórmula — E = V/d.
- 4Apartado b) — sustituye V y d directamente. Cuidado con las unidades: d ya está en metros.
- 5Apartado b), cifras — E = 500 / 0,020 = 2,5×10⁴ V m⁻¹ (equivalente a N C⁻¹).
- 6Apartado c) — usa F = qE con la carga del electrón (Cuadernillo: e = 1,60×10⁻¹⁹ C) y el campo del apartado b).
- 7Apartado c), cifras — F = 1,60×10⁻¹⁹ × 2,5×10⁴ ≈ 4,0×10⁻¹⁵ N.
- 8Apartado d) — para el trabajo NO hace falta pasar por el campo eléctrico: usa directamente W = qV con la diferencia de potencial dada.
- 9Apartado d), cifras — W = 1,60×10⁻¹⁹ × 500 = 8,0×10⁻¹⁷ J.
Teoría básica
- Campo eléctrico uniforme entre placas paralelas: E = V/d. — Cuadernillo de datos, Tema D.2.
- Fuerza sobre una carga en un campo: F = qE.
- Trabajo sobre una carga que se mueve entre dos puntos con diferencia de potencial V: W = qV (fórmula directa, no requiere calcular el campo).
- Carga elemental: e = 1,60×10⁻¹⁹ C. — Sección de constantes del Cuadernillo.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic D.2 Electric and magnetic fields, campo uniforme entre placas.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema D.2, E = V/d y W = qV; sección de constantes (e).
Vídeo —
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Apartado a) —
E = V/d.
Apartado b) —
E = 500 / 0,020 = 2,5×10⁴ V m⁻¹.
Apartado c) —
F = qE = 1,60×10⁻¹⁹ × 2,5×10⁴ ≈ 4,0×10⁻¹⁵ N.
Apartado d) —
W = qV = 1,60×10⁻¹⁹ × 500 = 8,0×10⁻¹⁷ J.