oposicionesfyq.es
ES · CA

Supòsit 51

Baleares 2026 ·

Enunciat

En un dispositiu electrònic miniaturitzat, dos punts carregats generen un camp elèctric que pot afectar el moviment de partícules dins del sistema. Es disposa de dues càrregues puntuals en el buit:

  • q1=+2,0 μCq_1 = +2{,}0\ \mu\mathrm{C} situada al punt (0,0)(0, 0) cm
  • q2=−3,0 μCq_2 = -3{,}0\ \mu\mathrm{C} situada al punt (40,0)(40, 0) cm

Es considera un sistema de referència cartesià amb origen en (0,0)(0,0). Un punt PP es troba en (20,30)(20, 30) cm.

a) Dibuixa la situació indicant la posició de les càrregues, el punt PP i els vectors camp elèctric generats per cada càrrega en el punt PP. (3 punts) b) Calcula els vectors camp elèctric creats per cada càrrega en el punt PP. (6 punts) c) Determina el camp elèctric resultant (vectorialment) en el punt PP. (3 punts) d) Calcula el mòdul del camp elèctric resultant. (2 punts) e) En el punt PP es col·loca una partícula amb càrrega q=+2,5 μCq = +2{,}5\ \mu\mathrm{C}. Calcula la força elèctrica que actua sobre la partícula (vectorialment). (3 punts) f) Determina l'angle que forma el vector camp elèctric amb l'eix horitzontal. (3 punts)

(Dades: k=9,0⋅109k = 9{,}0\cdot 10^{9} N·m²·C⁻²)

Solució

a) Esquema. El punt PP està sobre la mediatriu del segment que uneix les càrregues (a 20 cm de cadascuna en horitzontal), de manera que les dues distàncies són iguals. E⃗1\vec{E}_1 s'allunya de q1q_1 (positiva) i E⃗2\vec{E}_2 apunta cap a q2q_2 (negativa):

Balears 2026 · A5

Camp elèctric en el punt P

x (cm)y (cm)r = 36,06 cmr = 36,06 cmq₁ = +2,0 µCq₂ = −3,0 µC(40, 0)P (20, 30)E₁E₂E16,7°
Les dues càrregues equidisten de P (36,06 cm). Les components verticals es resten i el camp resultant queda gairebé horitzontal, dirigit cap a la càrrega negativa. Elaboració pròpia a partir de l'enunciat oficial.

b) Camps individuals. Els vectors de posició respecte de cada càrrega, en metres:

r⃗1=(0,20; 0,30),r⃗2=(0,20−0,40; 0,30)=(−0,20; 0,30)\vec{r}_1 = (0{,}20;\ 0{,}30), \qquad \vec{r}_2 = (0{,}20-0{,}40;\ 0{,}30) = (-0{,}20;\ 0{,}30)

Els dos tenen el mateix mòdul, r=0,202+0,302=0,13=0,3606r = \sqrt{0{,}20^2+0{,}30^2} = \sqrt{0{,}13} = 0{,}3606 m, amb r2=0,13 m2r^2 = 0{,}13\ \mathrm{m^2}. Els unitaris són u^1=(0,5547; 0,8321)\hat{u}_1 = (0{,}5547;\ 0{,}8321) i u^2=(−0,5547; 0,8321)\hat{u}_2 = (-0{,}5547;\ 0{,}8321).

Per a la càrrega positiva, el camp va en el sentit de u^1\hat{u}_1 (allunyant-se):

E⃗1=kq1r2 u^1=9,0⋅109⋅2,0⋅10−60,13 (0,5547; 0,8321)=(7,68⋅104; 1,15⋅105) N/C\vec{E}_1 = k\frac{q_1}{r^2}\,\hat{u}_1 = \frac{9{,}0\cdot 10^{9}\cdot 2{,}0\cdot 10^{-6}}{0{,}13}\,(0{,}5547;\ 0{,}8321) = (7{,}68\cdot 10^{4};\ 1{,}15\cdot 10^{5})\ \mathrm{N/C}

amb mòdul 1,38⋅1051{,}38\cdot 10^{5} N/C. Per a la càrrega negativa, el camp va en sentit contrari a u^2\hat{u}_2 (cap a la càrrega):

E⃗2=−k∣q2∣r2 u^2=9,0⋅109⋅3,0⋅10−60,13 (0,5547; −0,8321)=(1,15⋅105; −1,73⋅105) N/C\vec{E}_2 = -k\frac{|q_2|}{r^2}\,\hat{u}_2 = \frac{9{,}0\cdot 10^{9}\cdot 3{,}0\cdot 10^{-6}}{0{,}13}\,(0{,}5547;\ -0{,}8321) = (1{,}15\cdot 10^{5};\ -1{,}73\cdot 10^{5})\ \mathrm{N/C}

amb mòdul 2,08⋅1052{,}08\cdot 10^{5} N/C. Fixa't que les components xx se sumen (les dues apunten cap a +x+x, cap a la càrrega negativa) mentre que les yy es resten.

c) Camp resultant.

E⃗=E⃗1+E⃗2=(7,68⋅104+1,152⋅105; 1,152⋅105−1,728⋅105)\vec{E} = \vec{E}_1 + \vec{E}_2 = (7{,}68\cdot 10^{4} + 1{,}152\cdot 10^{5};\ 1{,}152\cdot 10^{5} - 1{,}728\cdot 10^{5}) E⃗=(1,92⋅105; −5,76⋅104) N/C\boxed{\vec{E} = (1{,}92\cdot 10^{5};\ -5{,}76\cdot 10^{4})\ \mathrm{N/C}}

d) Mòdul.

∣E⃗∣=(1,920⋅105)2+(5,760⋅104)2=2,00⋅105 N/C|\vec{E}| = \sqrt{(1{,}920\cdot 10^{5})^2 + (5{,}760\cdot 10^{4})^2} = 2{,}00\cdot 10^{5}\ \mathrm{N/C}

Compte amb l'error freqüent de sumar els mòduls: 1,38⋅105+2,08⋅1051{,}38\cdot 10^{5} + 2{,}08\cdot 10^{5} donaria 3,46⋅1053{,}46\cdot 10^{5} N/C, un 73 % de més.

e) Força sobre la càrrega de prova. Com que q=+2,5 μCq = +2{,}5\ \mu\mathrm{C} és positiva, F⃗\vec{F} té la mateixa direcció i sentit que E⃗\vec{E}:

F⃗=qE⃗=2,5⋅10−6 (1,920⋅105; −5,760⋅104)=(0,480; −0,144) N\vec{F} = q\vec{E} = 2{,}5\cdot 10^{-6}\,(1{,}920\cdot 10^{5};\ -5{,}760\cdot 10^{4}) = (0{,}480;\ -0{,}144)\ \mathrm{N}

amb mòdul ∣F⃗∣=2,5⋅10−6⋅2,005⋅105=0,501|\vec{F}| = 2{,}5\cdot 10^{-6}\cdot 2{,}005\cdot 10^{5} = 0{,}501 N.

f) Angle amb l'eix horitzontal.

tan⁡θ=EyEx=−5,760⋅1041,920⋅105=−0,300⟹θ=−16,7∘\tan\theta = \frac{E_y}{E_x} = \frac{-5{,}760\cdot 10^{4}}{1{,}920\cdot 10^{5}} = -0{,}300 \quad\Longrightarrow\quad \theta = -16{,}7^\circ

És a dir, 16,7° per davall de l'eix +x+x (quart quadrant, coherent amb Ex>0E_x>0 i Ey<0E_y<0). Qualitativament té sentit: el camp resultant apunta cap a la càrrega negativa, que és la que domina per ser més gran en valor absolut.

supuesto-progress

Crea compte gratis
Recursos descarregables

Resolució en PDF

Supòsit en PDF (enunciat + resolució)

Cal un correu per accedir-hi. Sense contrasenyes, sense cost. T'enviem un enllaç màgic.