"Sólo hay una ciencia: la física. Todo lo demás es asistencia social."

James Watson

miércoles, 8 de abril de 2015

Problemas Resueltos de Electrostatica

Problema 5


¿Cuáles son las cargas?

 Enunciado


dificultad
 
 
 
Dos cargas q1 y q2 poseen entre las dos una carga de 11 µC. Si se encuentran separadas 5 cm y sufren una fuerza de atracción de 5.2 N. ¿Cuál será el valor de ambas cargas si el medio en el que se encuentran tiene un permitividad relativa de 2.5?
(datos: ε= 8.85·10-12 C2/N·m2)


Solución

Datos
q1+q2 = 11 µC
r = 5 cm = 0.05 m
F = 5.2 N
εr = 2.5
q1 ? y q2?

Resolución

Si aplicamos la ley de Coulomb, obtenemos que la fuerza de atracción entre ambas cargas es:

F=Kq1q2r2

Si sabemos que la constante de la ley de Coulomb (K) se obtiene por medio de la siguiente expresión:

 
K = 14πε0εr
y que:

q1+q2 = 11106 q1=11106  q2

entonces podemos sustituir ambas expresiones en la primera ecuación, de forma que:

F=14πε0εr(11106q2)q2r2F=(11106q2)q24πε0εrr2 q22+11106q23.611012=0 q2=11106±(11.106)24(1)(3.611012)2(1) q2={3.5107 C1.06105 C

Estos son los dos posibles valores que puede tener q2, cuando tenga uno q1 tendrá el otro y viceversa, es decir, existen dos posibles soluciones:

   q1=3.5107 C ; q2 = 1.06105 Coq1=1.06105 C; q2 = 3.5107 C

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