CARGA_ESPECIFICA_DEL_ELECTRON

Facultad de Ciencias Básicas

DETERMINACIÓN DE LA CARGA ESPECÍFICA
DEL ELECTRON

OBJETIVOS
1. Determinación de la carga especifica del electrón.
2. Estudio de la desviación de los electrones dentro de un campo magnético en una
órbita circular.
3. Determinación del campo magnético B en función del potencial de aceleración V.

FUNDAMENTACION TEORICA
Es difícil hallar la masa
del electrón en
formaexperimental. Aun, es más fácil
determinar la carga del electrón,

De la ecuación (1) se puede calcular la masa
si se conoce la carga elemental e:
Un electrón que se mueve a una velocidad
en forma perpendicular al campo magnético
homogéneo B, está sujeto a la fuerza de
Lorentz:

La cual es perpendicular a la velocidad y al
campo magnético. Además de los principios
básicos sabemos que la fuerzacentrípeta
que en este caso es el tipo para la fuerza de
la ec. (2) está dada por:

1

Si la fuerza dada por la fuerza de Lorentz es
de esta manera, provoca entonces que el
electrón describa una trayectoria circular de
radio r (Fig. 1), de tal manera que
combinando las ecuaciones (2) y (3),
podemos llegar a la expresión:

En el experimento, los electrones son
acelerados en un tubo de rayo electrónicofiliforme por el potencial V. La energía
cinética resultante es:

De la ecuación (4) y (5) podemos deducir
que, si conocemos el valor de la masa del
electrón, podremos llegar al valor de la carga
específica del electrón por medio de la
siguiente relación:

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Donde K es un factor de proporcionalidad
y está dado en función de la
permeabilidad en el vacío, tal como:

YFigura 1. Desviación de electrones dentro de un

Se puede calcular ya sea a partir del radio de
la bobina R = 150 mm y el factor de bobinado
n = 130 por bobina, o se puede determinar
registrando una curva de calibración B = f (I).
Ahora todos los factores determinantes para
calcular la carga específica del electrón son
conocidos.

campo magnético B debida a la fuerza de Lorentz F en
una órbitacircular de un radio específico r.

El tubo de rayo electrónico filiforme contiene
moléculas de hidrógeno a baja presión, las
cuales emiten luz al colisionar con los
electrones. Esto hace que la órbita de los
electrones sea visible indirectamente, y que
se pueda medir directamente el radio r de la
órbita con una regla. El campo magnético B
es generado por un par de bobinas de
Helmholtz y esproporcional a la corriente I
en las bobinas de Helmholtz:

Luego de reformular las ecuaciones (6) y (7)
obtenemos la dependencia de la corriente I
respecto del potencial de aceleración V, en el
campo magnético cuyo radio orbital r de los
electrones se mantiene a un valor constante.

2

MATERIALES
1 tubo de rayo electrónico filiforme.
1 bobina de Helmholtz con soporte y
dispositivo de medición.
1 fuente dealimentación de CC de 0
- 500 V.
1 fuente de alimentación de CC de 0
- 20 V
1 voltímetro, CC, U £ 300 V
1 amperímetro, CC, I £ 3 A
1 cinta métrica de acero
3 cables de seguridad, 25 cm.
3 cables de seguridad, 50 cm.
7 cables de seguridad, 100 cm.
1 teslometro.
1 sonda axial.
1 cable de unión de 6 polos, de 1,5 m
de largo.

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Precauciones
El tubo de rayo electrónicofiliforme
necesita peligrosos niveles de tensión
de contacto de hasta 300 V para
acelerar los electrones. Otras
tensiones que están conectadas con
esta peligrosa tensión de contacto
también representan riesgo de
contacto. Por lo tanto, habrá
peligrosas tensiones de contacto en
el panel de conexiones del soporte y
en las bobinas de Helmholtz cuando
el tubo de rayo electrónico filiforme
esté enfuncionamiento.
Utilice únicamente cables de
seguridad para conectar el panel de
conexiones.
Asegúrese siempre de apagar todas
las fuentes de alimentación antes de
conectar y modificar el montaje del
experimento.
No encienda las fuentes de
alimentación hasta que haya
terminado de ensamblar el circuito.
No
toque
el
montaje
del
experimento, en particular las
bobinas de Helmhotz, mientras se
encuentren en...