Junio 21-22, Extraordinaria

a) Explica el concepto de energía potencial eléctrica. ¿Qué energía potencial eléctrica tiene una partícula de carga q₂ situada a una distancia r de otra carga q₁?

b) Una partícula de carga q₁ = 0,1 μC está fija en el vacío. Se sitúa una segunda partícula de carga q₂ = 0,5 μC y masa m = 0,1 g a una distancia r = 10 cm de la primera. Si se suelta q₂ con velocidad inicial nula, se moverá alejándose de q₁. ¿Por qué? Calcula su velocidad cuando pasa por un punto a una distancia 3r de q₁.

Datos: Constante de Coulomb: K = 9 x 10⁹ N·m²·C^-2

SOLUCIÓN

a)            Ver Septiembre 96-97, Opción A

b)           Al ser las dos cargas de igual signo se repelen, por lo que q₂ se alejará de q₁. Otra forma de razonarlo es que los sistemas tienden a evolucionar hacia estados de energía potencial mínima. En este caso, al ser dos cargas de igual signo, la energía potencial es mínima cuando están infinitamente alejadas. Por tanto tenderán a mantenerse  lo más alejadas posible.

Respecto a la velocidad que tendrá cuando se encuentre a una distancia 3r basta con considerar que la única fuerza que va a actuar es la fuerza electrostática, que es una fuerza conservativa. Por tanto la energía total del sistema se conservará:

Sustituyendo los valores obtenemos: