Secundaria Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

[danielrossonero]

Buenas,

llevo un par de días reflexionando sobre un ejercicio que salió en el examen de Física sobre campos eléctricos de 2º de bachiller, pues no acabo de verle la lógica, por lo que querría pediros que me lo explicaseis.

El enunciado es el siguiente:

<<Tenemos dos placas de metal de gran superficie colocadas en forma horizontal y paralelas. Están separadas 5cm y tienen cargas iguales pero de signo contrario. El campo eléctrico en el espacio entre las placas es constante. Si en colocar un electrón --la masa del electrón es de 9,1·10^-31kg y la carga de -1,6·10^-19C-- en el centro de las placas, este queda en reposo:

a) Dibujad las fuerzas que actúan sobre el electrón
b) ¿Cuanto vale el campo en el punto donde está situado el electrón? Indicad la dirección y el sentido>>.

Según la profesora, es un ejercicio de selectividad de no sé qué año.

Por lo que entiendo del ejercicio --y aunque el enunciado diga que el campo eléctrico entre placas es constante y dé a pensar que hay un campo resultante no nulo--, a mi entender el campo eléctrico neto entre placas es nulo, teniendo en cuenta que la carga que genera una placa es opuesta a la otra. Asimismo, según el enunciado la carga que se somete a ese "campo eléctrico" queda en reposo.
Me gustaría saber dónde está el error en cuanto al planteamiento que expongo, ya que según la profesora sí existe una fuerza resultante debida a la supuesta intensidad del campo eléctrico.

Gracias

[sfn]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Por lo que leo, creo que se trata de un condensador de placas paralelas. Se trata de un elemento que almacena energia en forma de carga. La relacion entre la carga almacenada en un condesador y la diferencia de potencial que hay entre sus placas o armazones es $Q=CV$ Siendo Q la carga, V el potencial y C la capacidad del condensador ( cuya unidad es el Faradio, aunque su orden de magnitud es mucho menor al faradio, usualmente nano o picofaradios). Esa diferencia de potencial entre las placas es la que genera un campo electrico, desplazando a los electrones y generando con ello una corriente electrica ( el condensador es un elemento tipico de los circuitos electricos y electronicos).
La placa negativa repeleria al electron y la positiva lo atraeria , por lo que si se queda en reposo es por alguna fuerza que compensa la atraccion/repulsion.

[Al2000]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

...
Por lo que entiendo del ejercicio --y aunque el enunciado diga que el campo eléctrico entre placas es constante y dé a pensar que hay un campo resultante no nulo--, a mi entender el campo eléctrico neto entre placas es nulo, teniendo en cuenta que la carga que genera una placa es opuesta a la otra. Asimismo, según el enunciado la carga que se somete a ese "campo eléctrico" queda en reposo.
Me gustaría saber dónde está el error en cuanto al planteamiento que expongo, ya que según la profesora sí existe una fuerza resultante debida a la supuesta intensidad del campo eléctrico.
...

Recuerda que el electrón tiene masa. La clave para resolver el planteamiento aparentemente absurdo es que te informan que las placas están colocadas horizontalmente.

Saludos,

Al

[danielrossonero]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Lógicamente si existe ese campo eléctrico no nulo y quedase en reposo el electrón, se debería al peso, pero no acabo de ver muy claro por dónde empezar. ¿Igualaría la suma de los dos campos eléctricos (el de cada placa) al peso, sacando Q?
Aun así, agradecería que me explicaseis cómo habéis intuído que pudiera tratarse de un condensador.

[danielrossonero]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Hola de nuevo, según la profesora no se trata de un condensador. Dice que el campo es constante por el enunciado y punto. Alguien podría explicar cómo es posible que se dé esta situación?

Gracias

[solf2]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Hola... creo que esto es así, que me corrijan si me equivoco.
Si enfrentas dos placas paralelas de signo opuesto se produce un campo eléctrico entre ellas, que va desde el polo positivo al polo negativo, la magnitud del campo lo apodes calcular con una ecuación creo que es esta, pero no estoy seguro xq hace rato que no la uso:$E= \frac{\sigma }{ \epsilon 0}$, busca en algun libro la ecuación para campo eléctrico entre placas paralelas.

Igualas la F electrica con el peso Fe=P sabes que el Fe=E.q es igual a E= Fe/q , ahora podes calcular el campo

[danielrossonero]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Hola... creo que esto es así, que me corrijan si me equivoco.
Si enfrentas dos placas paralelas de signo opuesto se produce un campo eléctrico entre ellas, que va desde el polo positivo al polo negativo, la magnitud del campo lo apodes calcular con una ecuación creo que es esta, pero no estoy seguro xq hace rato que no la uso:$E= \frac{\sigma }{ \epsilon 0}$, busca en algun libro la ecuación para campo eléctrico entre placas paralelas.

Igualas la F electrica con el peso Fe=P sabes que el Fe=E.q es igual a E= Fe/q , ahora podes calcular el campo

Hola, gracias por responder, solf!

Más que conocer la fórmula andaba buscando alguna explicación lógica para entender la situación que se plantea en el problema que puse.

Corrígeme si me equivoco en el planteamiento que ahora haré a partir de lo que me dijiste, pues a lo mejor tengo algo mal entendido:

Suponiendo cualquier valor de la intensidad del campo para las placas y cualquier valor para la carga puntual, si colocáramos este par de placas en un supuesto espacio donde no afectase la fuerza gravitatoria, teniendo en cuenta que éstas generan un campo eléctrico de exactamente el mismo módulo pero de sentido contrario, ¿una carga que se introduciese justamente en el punto medio entre ellas se decantaría y se desplazaría hacia una de esas placas?

Un saludo

[solf2]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Pa... vamos de a poco.... en primer lugar, las lineas de campo que se producen por las lacas paralelas son en forma horizontal (el campo tiene la misma dirección que las lineas de campo), y el campo creado por una carga puntual, es tangente a las lineas de campo (lineas de fuerza). Lo que me lleva a pensar que para este caso sería imposible tener una suma de fuerzas igual a cero, ya que dos lineas de campo no pueden cruzarse, ya que no puede haber un campo electrico con dos direccíones en un mismo punto.



Para entender mejor lo que te quiero decir, imgina las lineas de campo en las placas paralelas, sin la carga, son horizontales. Pero al colocar la carga puntual entre medio de las placas, las lineas de fuerza de la placa que antes eran horizontales se curvan en donde esta la carga, esto es debido a que la carga tambien produce lineas de cargas.

En conclusion, te quedarían siempre dos campos, uno creado por las placas y otro creado por la carga.



Este fue mi razonamiento, que me corrigan si me equivoco.

[danielrossonero]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

Para entender mejor lo que te quiero decir, imgina las lineas de campo en las placas paralelas, sin la carga, son horizontales. Pero al colocar la carga puntual entre medio de las placas, las lineas de fuerza de la placa que antes eran horizontales se curvan en donde esta la carga, esto es debido a que la carga tambien produce lineas de cargas.

¿Una carga puntual curva las líneas de campo hasta el punto de dejarlas perpendicularmente a la dirección inicial?
Más que nada lo digo porque si la fuerza eléctrica está completamente fuera (ninguna componente) de la dirección en la cual actúa la fuerza gravitatoria, no sería posible resolver este problema a mi parecer.

[solf2]

Re: Ejercicio examen 2º bachiller sobre campos eléctricos

No entiendo muy bien lo que me queres decir, pero creo que habiamos impuesto que la particula cargada no tuvier masa, por eso no actua la fuerza gravitatoria.
y cuando digo que las lineas de campo enter las placas paralelas se curvan, es imposible pensar que quedan paralelas.
Para que veas como yo lo veo, Imagina un dipolo q+ y q-, las lineas de campo salen de la positiva y van a la negativa, ahora imaginate poner una de las cargas del dipolo, ejemplo q + en el campo creado por las placas, esa carga que pusiste va a tender a mandar las lineas de campo a la carga opuesta, se deforma las lineasde campo de las placas paralelas, envolviendo a la carga q+. se entiende lo que escribi, ojo no se si esta bien