Ejercicio Resuelto sobre Campo eléctrico

Una carga eléctrica puntual de 10 nC se coloca en un campo eléctrico donde experimenta una fuerza de 1×10−2 N, horizontal y de izquierda a derecha. Se debe determinar:
a) El módulo, dirección y sentido del campo eléctrico;
b) Si la carga del problema fuera reemplazada por una carga de −2 µC. ¿Cuál sería el módulo, dirección y sentido de la nueva fuerza actuando sobre la carga?

 

Datos del problema:

  • Carga eléctrica:    q = 10 nC = 10×10−9 C;
  • Fuerza eléctrica:    F = 1×10−2 N.

Solución:

a) Dado que la carga es positiva, el vector de fuerza eléctrica, \( \vec F\), y el vector de campo eléctrico, \( \vec E\), están en la misma dirección y sentido (Figura 1).
La fuerza eléctrica y el campo eléctrico están relacionadas por la expresión
\[ \begin{gather} \bbox[#99CCFF,10px] {\vec F=q\vec E} \end{gather} \]
Figura 1

el módulo del campo eléctrico puede expresarse como

\[ \begin{gather} E=\frac{F}{q} \\[5pt] E=\frac{1\times 10^{-2}}{10\times 10^{-9}} \\[5pt] E=1\times 10^{-2}\times 10^8 \\[5pt] E=1\times 10^6\;\mathrm{N/C} \end{gather} \]

El campo eléctrico será (Figura 1)

Módulo:  1×106 N/C;
Dirección:  horizontal;
Sentido:  hacia la derecha.

 

b) Para una carga de −2×10−6 C, la fuerza eléctrica tiene un módulo
\[ \begin{gather} F=qE \\[5pt] F=-2\times 10^{-6}\times 1\times 10^6 \\[5pt] F=-2\;\mathrm N \end{gather} \]
Figura 2

La fuerza eléctrica será (Figura 2)

Módulo:  − 2 N;
Dirección:  horizontal;
Sentido:  hacia la izquierda.