Una carga situada en un punto del plano da lugar a un potencial de y a un campo eléctrico en el origen de coordenadas.
a) Determine el valor de la carga y su posición.b) Se trae una segunda carga desde el infinito hasta el origen de coordenadas, proceso en el que la fuerza ejercida por la primera carga realiza un trabajo de . Determine el valor de la segunda carga.Dato: Constante de la ley de Coulomb, .
El potencial y el campo eléctrico creados por una carga puntual a una distancia vienen dados por las expresiones:
donde es el vector unitario que va desde la carga hasta el punto donde se mide el campo. En este caso, el punto de medida es el origen . Si la carga está en la posición , el vector desde la carga al origen es . La distancia es .El módulo del campo eléctrico y el potencial están relacionados por y . Por lo tanto, podemos relacionarlos como:
Si la carga es positiva, , y la relación es . Si la carga es negativa, , y la relación es . Dado que es positivo, la carga debe ser positiva. Entonces, podemos usar:
Sustituyendo los valores dados:
Ahora podemos calcular el valor de la carga utilizando la expresión del potencial:
Por lo tanto, la carga es .Para determinar la posición de la carga , consideramos la dirección del campo eléctrico en el origen: . Esto indica que el campo apunta en la dirección negativa del eje . Como la carga es positiva, el campo eléctrico que crea apunta alejándose de ella.Para que el campo en el origen apunte en la dirección , la carga debe estar situada en el eje positivo, por encima del origen, es decir, en con . La distancia calculada es .Así, la posición de la carga es . El diagrama muestra la configuración.
b) Se trae una segunda carga desde el infinito hasta el origen de coordenadas, proceso en el que la fuerza ejercida por la primera carga realiza un trabajo de . Determine el valor de la segunda carga.El trabajo realizado por la fuerza eléctrica al mover una carga desde el infinito () hasta un punto donde el potencial es viene dado por:
Donde es el potencial creado por la carga en el origen, que ya conocemos (). El trabajo realizado es .Despejamos el valor de la segunda carga :
Por lo tanto, la segunda carga es .





