EjerciciosFyQ

Análisis de un sistema con tres cargas eléctricas (8637)

F_y_Q — 2026-05-27T04:25:01Z

Tres cargas puntuales están situadas en los vértices de un triángulo rectángulo en el plano XY: $$$ \text{Q}_1 = +4\ \text{nC}$$$ en el punto A(0, 0) cm, $$$ \text{Q}_2 = –2\ \text{nC}$$$ en el punto B(3, 0) cm, $$$ \text{Q}_3 = +5\ \text{nC}$$$ en el punto C(0, 4) cm.

a) Calcula el vector campo eléctrico total (módulo, dirección y sentido) en el punto P(3, 4) cm.

b) Determina la energía potencial electrostática del sistema formado por las tres cargas.

c) Calcula el trabajo que debe realizar un agente externo para traer una cuarta carga $$$ \text{Q}_4 = +1\ \text{nC}$$$ desde el infinito hasta el punto «P», en presencia de las otras tres cargas fijas.

Dato: $$$ \text{K} = 9\cdot 10^9\ \text{N}\cdot \text{m}^2\cdot \text{C}^{-2}$$$

Debes tener cuidado con las unidades de distancia porque no están en unidades SI.

a) Para calcular el campo eléctrico total en «P» debes aplicar el principio de superposición:

$$$ \color{forestgreen}{\bf \vec{E}_P = \vec{E}_1 + \vec{E}_2 + \vec{E}_3}$$$

Necesitas conocer el campo que cada una de las cargas crea en el punto que tienes que considerar:

1. Campo que crea la carga 1 en «P».

La distancia entre los puntos «A» y «P» es:

$$$ \text{d}_{\text{AP}} = \sqrt{\left[(0.03 - 0)^2 + (0.04 - 0)^2\right]\ \text{m}^2} = \color{royalblue}{\bf 0.05\ m}$$$

El vector unitario que contiene la dirección y el sentido del campo eléctrico es:

$$$ \vec{\text{u}}_1 = \dfrac{0.03}{0.05}\ \vec{\text{i}} + \dfrac{0.04}{0.05}\ \vec{\text{j}}\ \to\ \vec{\text{u}}_1 = 0.6\ \vec{\text{i}} + 0.8\ \vec{\text{j}}$$$

El módulo del campo es:

$$$ \require{cancel} \color{forestgreen}{\bf{E_1 = K\dfrac{\lvert Q_1\rvert}{d_{AP}^2}}} = 9\cdot 10^9\ \dfrac{\text{N}\cdot \cancel{\text{m}^2}}{\text{C}\cancel{^2}}\cdot \dfrac{4\cdot 10^{-9}\ \cancel{\text{C}}}{0.05^2\ \cancel{\text{m}^2}} = \color{royalblue}{\bf 1.44\cdot 10^4\ N\cdot C^{-1}}$$$

El vector del campo eléctrico de la primera carga en el punto «P» lo obtienes al multiplicar el módulo calculado por el vector unitario:

$$$ \color{forestgreen}{\bf{\vec{E}_1 = E_1\cdot \vec{u}_1}}\ \to\ \color{royalblue}{\bf \vec{E}_1 = 8\ 640\ \vec{i} + 11\ 520\ \vec{j}\ (N\cdot C^{-1})}$$$

2. Campo que crea la carga 2 en «P»:

De manera análoga al caso de la carga 1 haces la distancia entre los puntos «B» y «P», el vector unitario y el módulo del campo:

$$$ \text{d}_{\text{BP}} = \sqrt{\left[(0.03 - 0.03)^2 + (0.04 - 0)^2\right]\ \text{m}^2} = \color{royalblue}{\bf 0.04\ m}$$$

$$$ \vec{\text{u}}_2 = \dfrac{0}{0.04}\ \vec{\text{i}} + \dfrac{0.04}{0.04}\ \vec{\text{j}}\ \to\ \vec{\text{u}}_2 = \vec{\text{j}}$$$

$$$ \require{cancel} \color{forestgreen}{\bf{E_2 = K\dfrac{\lvert Q_2\rvert}{d_{BP}^2}}} = 9\cdot 10^9\ \dfrac{\text{N}\cdot \cancel{\text{m}^2}}{\text{C}\cancel{^2}}\cdot \dfrac{2\cdot 10^{-9}\ \cancel{\text{C}}}{0.04^2\ \cancel{\text{m}^2}} = \color{royalblue}{\bf 1.125\cdot 10^4\ N\cdot C^{-1}}$$$

Multiplicas el módulo por el vector unitario para obtener el vector del campo eléctrico. Recuerda que ahora sí que debes tener en cuenta el signo de la carga:

$$$ \color{forestgreen}{\bf{\vec{E}_2 = E_2\cdot \vec{u}_2}}\ \to\ \color{royalblue}{\bf \vec{E}_2 = - 11\ 250\ \vec{j}\ (N\cdot C^{-1})}$$$

3) Campo que crea la carga 3 en «P»: Vuelves a hacer lo mismo para la carga 3; distancia, vector unitario y módulo:

$$$ \text{d}_{\text{CP}} = \sqrt{\left[(0.03 - 0)^2 + (0.04 - 0.04)^2\right]\ \text{m}^2} = \color{royalblue}{\bf 0.03\ m}$$$

$$$ \vec{\text{u}}_3 = \dfrac{0.03}{0.03}\ \vec{\text{i}} + \dfrac{0}{0.03}\ \vec{\text{j}}\ \to\ \vec{\text{u}}_3 = \vec{\text{i}}$$$

$$$ \require{cancel} \color{forestgreen}{\bf{E_3 = K\dfrac{\lvert Q_3\rvert}{d_{CP}^2}}} = 9\cdot 10^9\ \dfrac{\text{N}\cdot \cancel{\text{m}^2}}{\text{C}\cancel{^2}}\cdot \dfrac{5\cdot 10^{-9}\ \cancel{\text{C}}}{0.03^2\ \cancel{\text{m}^2}} = \color{royalblue}{\bf 5\cdot 10^4\ N\cdot C^{-1}}$$$

Multiplicas el módulo por el vector unitario para obtener el vector del campo eléctrico:

$$$ \color{forestgreen}{\bf{\vec{E}_3 = E_3\cdot \vec{u}_3}}\ \to\ \color{royalblue}{\bf \vec{E}_3 = 50\ 000\ \vec{i}\ (N\cdot C^{-1})}$$$

El campo eléctrico total es la suma vectorial de los campos que has calculado:

$$$ \vec{\text{E}}_\text{P} = (8\ 640 + 50\ 000)\ \vec{\text{i}} + (11\ 530 - 11\ 250)\ \vec{\text{j}}\ \to\ \color{firebrick}{\boxed{\bf \vec{E}_P = 58\ 640\ \vec{i} + 270\ \vec{j}}}$$$

El módulo del vector es:

$$$ \text{E}_\text{P} = \sqrt{(58\ 640^2 + 270^2)\ \text{m}^2} = \color{firebrick}{\boxed{\bf 58\ 641\ N\cdot C^{-1}}}$$$

La dirección la obtienes a partir de la tangente del ángulo entre sus componentes:

$$$ \color{forestgreen}{\bf{tg\ \theta = \dfrac{E_{T_y}}{E_{T_x}}}}\ \to\ \theta = \text{arctg}\ \left(\dfrac{270}{58\ 640}\right) = \color{firebrick}{\boxed{\bf 0.26^o\ (\text{sobre el eje X, hacia la derecha})}}$$$

b) La energía electrostática total es la suma de las energías potenciales de cada par de cargas:

$$$ \color{forestgreen}{\bf U = K\left( \dfrac{Q_1\cdot Q_2}{d_{AB}} + \dfrac{Q_1\cdot Q_3}{d_{AC}} + \dfrac{Q_2\cdot Q_3}{d_{BC}}\right)}$$$

Las distancias entre los puntos son:

$$$ \text{d}_{\text{AB}} = \sqrt{[\left[(0.03 - 0)^2 + (0 - 0)^2\right]\ \text{m}^2} = \color{royalblue}{\bf 0.03\ m}$$$
$$$ \text{d}_{\text{AC}} = \sqrt{[\left[(0 - 0)^2 + (0.04 - 0)^2\right]\ \text{m}^2} = \color{royalblue}{\bf 0.04\ m}$$$
$$$ \text{d}_{\text{BC}} = \sqrt{[\left[(0 - 0.03)^2 + (0.04 - 0)^2\right]\ \text{m}^2} = \color{royalblue}{\bf 0.05\ m}$$$

Sustituyes en la ecuación de la energía potencial electrostática, pero debes prestar atención a los signos de las cargas porque los debes considerar:

$$$ \require{cancel} \text{U} = 9\cdot 10^9\ \dfrac{\text{N}\cdot \text{m}\cancel{^2}}{\cancel{\text{C}^2}}\ \left[ \dfrac{4\cdot10^{-9}\cdot (-2\cdot 10^{-9})}{0.03} + \dfrac{4\cdot 10^{-9}\cdot 5\cdot 10^{-9}}{0.04} + \dfrac{(-2\cdot 10^{-9})\cdot 5\cdot 10^{-9})}{0.05} \right]\ \dfrac{\cancel{\text{C}^2}}{\cancel{\text{m}}}$$$

Cuando haces la operación, y tienes en cuenta las unidades resultantes, obtienes como resultado:

$$$ \color{firebrick}{\boxed{\bf U = 3\cdot 10^{-7}\ J}}$$$

c) Para poder calcular el trabajo para el traslado de la carga 4, necesitas conocer el potencial eléctrico en «P»:

$$$ \color{forestgreen}{\bf V_P = K\left( \dfrac{Q_1}{d_{AP}} + \dfrac{Q_2}{d_{BP}} + \dfrac{Q_3}{d_{CP}} \right)}$$$

Ya conoces las distancias que aparecen en la ecuación, por lo que solo tienes que sustituir y calcular:

$$$ \require{cancel} \text{V}_\text{P} = 9\cdot 10^9\ \dfrac{\text{N}\cdot \text{m}\cancel{^2}}{\text{C}\cancel{^2}} \left( \dfrac{+4\cdot 10^{-9}}{0.05} + \dfrac{-2\cdot 10^{-9}}{0.04} + \dfrac{+5\cdot 10^{-9}}{0.03} \right)\ \dfrac{\cancel{\text{C}}}{\cancel{\text{m}}} = \color{royalblue}{\bf 1\ 770\ V}$$$

El trabajo externo es el producto de este potencial por la carga que se traslada:

$$$ \color{forestgreen}{\bf{W_{ext} = Q_4\cdot V_P}} = 10^{-9}\ \text{C}\cdot 1\ 770\ \text{V} = \color{firebrick}{\boxed{\bf 1.77\cdot 10^{-6}\ J}}$$$

[P(898)] Energía y velocidad de un protón cuando se mueve en un campo eléctrico uniforme (8620)

F_y_Q — 2026-03-30T04:12:47Z

Haz clic en este enlace si quieres ver el enunciado y las respuestas del problema que se resuelve en este vídeo:

[P(897)] Campo y potencial electrostáticos en un punto (8619)

F_y_Q — 2026-03-24T03:49:27Z

Si quieres ver el enunciado y las respuestas al problema que se resuelve en este vídeo solo tienes que hacer clic en este enlace.

Energía y velocidad de un protón sometido a un campo eléctrico (898)

F_y_Q — 2026-03-22T08:16:21Z

Se libera desde el reposo un protón en un campo eléctrico uniforme $$$ 5\cdot 10^3\ \text{N}\cdot \text{C}^{-1}$$$ con dirección horizontal y sentido positivo hacia la derecha. El protón se desplaza una distancia de 20 cm en la dirección y sentido del campo. Determina:

a) La diferencia de potencial entre los extremos de su desplazamiento.

b) La variación de la energía potencial.

c) La velocidad que llevará el protón al final de su desplazamiento.

Datos: $$$ \text{q}_\text{p} = 1.6\cdot 10^{-19}\ \text{C}$$$; $$$ \text{m}_\text{p} = 1.67\cdot 10^{-27}\ \text{kg}$$$

a) $$$ \color{firebrick}{\boxed{\bf \Delta V = -10^3\ V}}$$$
b) $$$ \color{firebrick}{\boxed{\bf \Delta U = -1.6\cdot 10^{-16}\ J}}$$$
c) $$$ \color{firebrick}{\boxed{\bf v_B = 4.38\cdot 10^5\ m\cdot s^{-1}}}$$$

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.

[P(1317)] Campo y potencial electrostático en un punto (8561)

F_y_Q — 2025-11-06T05:43:57Z

Si haces clic en este enlace puedes ver el enunciado y las respuestas del problema que se resuelve en el vídeo.

- 10 - Electrostática / Campo eléctrico, Potencial eléctrico, Principio superposición, Acceso25

[P(1616)] Energía y potencial electrostático en un punto (8538)

F_y_Q — 2025-09-24T03:24:15Z

Si clicas en este enlace podrás ver el enunciado y las respuestas del problema que se resuelve en el vídeo.

[P(8508)] PAU Andalucía: física (junio 2025) - bloque B - cuestión b2 (8511)

F_y_Q — 2025-08-12T05:59:25Z

Si quieres ver el enunciado y las respuestas del problema que se resuelve en este vídeo, clica sobre este enlace.

- 15 - PAU: exámenes resueltos de años anteriores / Potencial eléctrico, PAU, Energía potencial eléctrica, EBAU, Selectividad, Trabajo eléctrico

PAU Andalucía: física (junio 2025) - bloque B - cuestión b2 (8508)

F_y_Q — 2025-08-11T07:35:05Z

Dos cargas puntuales de y se encuentran colocadas en las posiciones A (0,-4) m y B (0,4) m, respectivamente. i) Calcula el potencial en las posiciones C (6,0) m y D (0,8) m. ii) Determina el trabajo realizado por el campo al trasladar una carga de desde el punto C al D. Interpreta el signo del trabajo. Justifica todas tus respuestas.

Dato:

i) ;
ii)

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.

[P(8431)] Campo, fuerza, potencial y energía potencial eléctrica de un sistema de tres cargas (8432)

F_y_Q — 2025-04-04T04:50:12Z

Si quieres ver los resultados y el enunciado del problema que se resuelve en el vídeo, clica sobre este enlace.

- Campo eléctrico / Fuerza eléctrica, Campo eléctrico, Potencial eléctrico, Energía potencial eléctrica, Ley de Coulomb

Campo, fuerza, potencial y energía potencial de un sistema de tres cargas eléctricas (8431)

F_y_Q — 2025-04-03T05:17:33Z

Considera un sistema de tres cargas puntuales en el vacío: i) , ubicada en (0, 0, 0) cm; ii) , ubicada en (4, 0, 0) cm; iii) , ubicada en (0, 3, 0) cm.

a) Calcula el campo eléctrico en el punto (4, 3, 0) cm.

b) Determina la fuerza eléctrica que experimentaría una carga si se colocara en el punto (4, 3, 0) cm.

c) Calcula el potencial eléctrico en el punto (4, 3, 0) cm.

d) Determina la energía potencial electrostática del sistema de cargas , y .

a)
b)
c)
d)

RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN VÍDEO.