Ejercicios: Conservación de la carga: inducción, conducción y polarización

Sofia frota una barra de plástico con un trozo de piel, y la barra queda cargada negativamente. Explica qué tipo de partícula cargada se movió entre la piel y la barra, e indica si la piel queda cargada positivamente, cargada negativamente o neutra.

Clasifica cada situación como carga por conducción, carga por inducción o polarización:

1. a) Una barra cargada toca una esfera metálica neutra y la esfera queda cargada.
2. b) Una barra cargada se acerca, sin tocarlo, a un trozo de papel aislante neutro, y las cargas del papel se desplazan ligeramente.
3. c) Una barra cargada se acerca a una esfera metálica neutra, la esfera se conecta brevemente a tierra y luego se retiran la conexión a tierra y la barra.

Un electroscopio neutro tiene las laminillas metálicas colgando juntas. Jayden toca la perilla metálica con una barra cargada negativamente. ¿Qué les pasa a las laminillas y por qué?

Dos esferas metálicas neutras idénticas, A y B, se tocan. Se acerca a A una barra de vidrio cargada positivamente, sin tocarla, y luego se separan las esferas mientras la barra sigue cerca. Por último se retira la barra.

1. a) Indica el signo de la carga en A y en B.
2. b) Explica cómo muestra este proceso la conservación de la carga.
3. c) Identifica qué tipo de carga se movió realmente.

Olivia frota un globo contra su cabello. Luego el globo se pega a una pared neutra. El globo ganó $5.0 \times 10^{10}$ electrones, cada uno con una carga de magnitud $1.60 \times 10^{-19}\ \text{C}$.

1. a) Halla la carga neta del globo, incluyendo su signo.
2. b) Halla la carga neta de su cabello, suponiendo que solo el globo y el cabello intercambiaron carga.
3. c) Explica por qué el globo se pega a la pared aunque la pared sea neutra.

Dos esferas metálicas idénticas tienen cargas de $+6.0\ \mu\text{C}$ y $-2.0\ \mu\text{C}$. Se ponen en contacto y luego se separan.

1. a) Halla la carga de cada esfera después.
2. b) Muestra que la carga total se conserva.
3. c) Predice si las esferas se atraen o se repelen después.

Tienes tres esferas metálicas idénticas y aisladas, A, B y C. La esfera A tiene carga $+Q$, y B y C son neutras. Ethan toca A con B y las separa, luego toca B con C y las separa, y finalmente toca C con A.

1. a) Halla la carga de cada esfera después de cada paso, en términos de $Q$.
2. b) Verifica que la carga total es la misma después de cada paso.
3. c) Halla la razón final entre la fuerza entre A y C y la fuerza que actuaría entre A y C si hubieran comenzado con $+Q$ y $0$ a la misma separación. Supón la misma separación en cada caso.

En un museo de ciencias, Aaliyah toca un generador de Van de Graaff y se le paran los cabellos. Más tarde, un estudiante acerca una barra cargada negativamente a un electroscopio neutro, sin tocarlo, y las laminillas se separan.

1. a) Explica por qué los cabellos de Aaliyah se separan, describiendo la carga de cada cabello y las fuerzas involucradas.
2. b) En el electroscopio, describe hacia dónde se mueven las cargas en la perilla, el tallo y las laminillas, e indica la carga neta de todo el electroscopio.
3. c) Explica cómo podrías usar la conexión a tierra para dejar el electroscopio con una carga positiva permanente, y describe qué hacen las laminillas en cada paso.