Electromagnetismo Breve historia del concepto de campo El campo eléctrico El campo magnético Ley de Faraday Movimiento de partículas cargadas en un campo electromagnético
Medida de la unidad fundamental de carga El espectrómetro de masas El ciclotrón Materiales dieléctricos Paramagnetismo Ferromagnetrismo Cinemática Movimiento rectilíneo Movimiento rectilíneo y uniforme Movimiento curvilíneo Movimiento bajo la aceleración constante de la gravedad |
Medida de la velocidad del haz de electrones | |||||||||||||||||||||||||||||
IntroducciónEn este programa se ha tratado de reproducir las características esenciales del experimento real llevado a cabo por Thomson a finales del siglo XIX. El experimento tenía por objeto describir la naturaleza corpuscular de los denominados rayos catódicos. El experimento consta de dos fases
Medida de la velocidad del haz de electrones El selector de velocidades es una región en la que existen un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de la velocidad de los electrones. En esta región, los electrones de una determinada velocidad no se desvían. El campo
eléctrico ejerce una fuerza en la dirección del campo pero en sentido contrario ya
que la carga es negativa. El módulo de la fuerza es El campo
magnético ejerce una fuerza cuya dirección y sentido vienen dados por el producto
vectorial
Los electrones no se desvían si ambas fuerzas son iguales y de sentido contrario.
Por tanto, atravesarán el selector de velocidades sin desviarse aquellos electrones cuya velocidad venga dada por el cociente E/B. Medida de la relación carga/masa Cuando eliminamos el campo magnético la partícula está bajo la acción de la fuerza eléctrica en la región del condensador, y a ninguna otra fuera del condensador. Las ecuaciones del movimiento en el condensador serán las del movimiento curvilíneo bajo aceleración constante
Si L es la longitud del condensador, la desviación vertical y de la partícula al salir de sus placas será
Después, la partícula sigue un movimiento rectilíneo uniforme, hasta que impacta en la pantalla. La desviación total del haz en la pantalla situada a una distancia D del condensador es
ActividadesMedida de la velocidad del haz de electrones Introducir los valores del campo eléctrico y del campo magnético en los controles de edición respectivos Pulsar en el botón Velocidad para obtener la trayectoria del haz de electrones de velocidad desconocida Repetir la operación tantas veces como sea necesario hasta conseguir una desviación nula del haz (que impacte sobre el origen). Obtener el valor de la velocidad del haz, dividiendo la intensidad del campo eléctrico entre la intensidad del campo magnético. Observar que el valor del campo eléctrico se ha de multiplicar por 10000, y el valor del campo magnético está expresado en gauss (0.0001 T). Es decir, para obtener la velocidad del haz en m/s se divide los números que están en los respectivos controles de edición y se multiplican por el factor 108. La velocidad del haz de electrones como hemos dicho, se obtiene dividiendo la intensidad del campo eléctrico entre la intensidad del campo magnético. Buscaremos ahora otro par de valores uno del campo eléctrico y otro del campo magnético que nos den desviación nula del haz de electrones (probar por ejemplo, a multiplicar por dos el valor del campo eléctrico y también por dos el valor del campo magnético obtenidos previamente, nos debería dar una desviación nula del haz de electrones). Completar la siguiente tabla
Medida de la relación carga/masa Una vez obtenido el valor de la velocidad del haz de electrones, se pulsa sobre el botón Carga/masa, desaparece el campo magnético, y se traza la trayectoria del haz de electrones para el valor del campo eléctrico que señala su control de edición respectivo. Se mide la desviación del haz en la pantalla graduada. Las medidas se expresan en mm. Con este dato y sabiendo que el condensador mide L=4 cm y de la distancia del condensador a la pantalla es de D=12 cm, se despeja la relación q/m de la fórmula obtenida anteriormente. Antes de proceder al cálculo se expresa todas las magnitudes en el S.I. de unidades
Completar la siguiente tabla
El valor que debe obtenerse para q/m será, aproximadamente
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Instrucciones para el manejo del programaPulsar el botón Velocidad para hallar la velocidad del haz de electrones, cuando dicho haz sigue una trayectoria rectilínea, es decir, no se desvía. Se calcula dicha velocidad y se pulsa el botón Carga/masa. Se anula el campo magnético y se mide la desviación del haz de electrones por el campo eléctrico del condensador. Pulsar sobre el botón Borrar, para limpiar el área de representación gráfica. |
Medida de la relación
carga/masa
cuyo módulo es
. De nuevo, por ser negativa la carga, el sentido de la fuerza es contrario
al del producto vectorial 
