Ejercicio resuelto de Campo eléctrico · Física · 2022

Entre dos placas metálicas paralelas dispuestas horizontalmente se establece un campo eléctrico de módulo $4\cdot10^{3}\ \text{N/C}$. Halle el módulo de la fuerza electrostática que experimenta un electrón situado en dicho campo y la aceleración de su movimiento. Despréciese el campo gravitatorio.

Datos: $q_e = -1{,}6\cdot10^{-19}\ \text{C}$; $m_e = 9{,}11\cdot10^{-31}\ \text{kg}$.

Sobre una carga situada en el interior de un campo eléctrico actúa la fuerza:

$\vec F = q\,\vec E$

Como el electrón tiene carga negativa, la fuerza es opuesta al campo, es decir, va de la placa negativa a la positiva.





El módulo de la fuerza es:

$F = |q_e|\,E = 1{,}6\cdot10^{-19}\cdot4\cdot10^{3} = 6{,}4\cdot10^{-16}\ \text{N}$

Y la aceleración se obtiene de la segunda ley de Newton:

$a = \dfrac{F}{m_e} = \dfrac{6{,}4\cdot10^{-16}}{9{,}11\cdot10^{-31}} = 7{,}03\cdot10^{14}\ \text{m/s}^2$

La aceleración es enorme, del orden de $10^{14}\ \text{m/s}^2$, lo que justifica que se desprecie el campo gravitatorio: el peso del electrón, $8{,}9\cdot10^{-30}\ \text{N}$, es catorce órdenes de magnitud menor que la fuerza eléctrica.