PAU Física 2023 · Setembre · Sèrie 2 · Exercici 2

P2) En un laboratori s’ha fet l’experiment que es mostra a la figura 1. En una cubeta de plàstic transparent s’ha afegit aproximadament un centímetre d’aigua de l’aixeta, i s’han coŀlocat a banda i banda dues plaques conductores de coure separades a una distància de 20 cm. Les plaques s’han connectat a una font d’alimentació. A sota de la cubeta transparent hi ha un paper quadriculat que permet determinar les posicions (figura 1). A la placa con- nectada al terminal negatiu de la font d’alimentació s’hi ha connectat el terminal negatiu del voltímetre. El terminal positiu del voltímetre s’ha mogut per diferents punts de la quadrícula per a mesurar el potencial elèctric i el resultat s’indica a la taula de sota. Figura 1. Esquema del muntatge de l’experiment i paper quadriculat de la cubeta x (cm) VI (V) VII (V) VIII (V) Vmitjà (V) 4,00 1,4 1,5 1,4 8,00 2,8 2,9 2,8 12,00 4,2 4,3 4,4 16,00 5,7 5,7 5,8 a) Empleneu la taula de dalt amb la mitjana aritmètica del potencial elèctric a les posi- cions x = 4, 8, 12 i 16 cm. Dibuixeu les línies equipotencials a x = 4, 8, 12 i 16 cm i les línies de camp elèctric en el paper quadriculat de la cubeta (figura 1). Representeu en els eixos de coordenades (figura 2) la mitjana aritmètica del potencial elèctric en funció de x. Calculeu el mòdul del camp elèctric a partir de la gràfica. [1,25 punts] Figura 2 b) Coŀloquem una càrrega positiva de 3,00 mC al punt P indicat dins la cubeta en la figura 1. Indiqueu quina trajectòria seguirà. Representeu en el paper quadriculat (figura 1) la direcció i el sentit de la força que aplica el camp elèctric sobre aquesta càrrega. Determineu el mòdul de la força. Calculeu el treball que fa el camp elèctric per moure la càrrega des de x = 8 cm fins a x = 0 cm. [1,25 punts]

P2) a) Càlcul de la mitjana aritmètica: x (cm) VI (V) VII (V) VIII (V) Vmitjà 4,00 1,4 1,5 1,4 1,43 8,00 2,8 2,9 2,8 2,83 12,0 4,2 4,3 4,4 4,30 16,0 5,7 5,7 5,8 5,73 0,1 p Les línies equipotencials són paral·leles a les plaques. 0,2 p Les línies de camp són perpendiculars a les línies equipotencials i van dirigides del potencial alt al potencial baix. 0,25 p Nota: no cal que a la solució s’indiquin els valors del potencial. Representació gràfica: No incloure el títol a l’eix resta 0,1 p No incloure les unitats a l’eix resta 0,2 p Cal observar que disposem d’un punt més que el donat a l’enunciat, si connectem el terminal negatiu a la placa connectada al terminal negatiu de la font d’alimentació i, a més, aquesta placa està ubicada a x = 0 cm, llavors en aquest punt el potencial elèctric és zero. No es penalitzarà l’omissió d’aquest punt. No escalar o representar correctament la gràfica serà qualificat com a zero. 0,4 p Ja hem vist que el camp elèctric és perpendicular a les plaques i ta […]