Relación Carga-Masa Del Electrón

Física Atómica

Informe De Laboratorio

TP Nº 2: “Relación carga-masa del electrón”





* Objetivo:


Determinar la carga- masa del electrón mediante la desviación de la partícula en un campo magnético y eléctrico con la simulación de la experiencia de Thompson.



* Marco teórico:

Medida de la velocidad del haz de electrones
El selector develocidades 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, si se ajusta convenientemente, la intensidad de los campos eléctrico y magnético.
El campo eléctrico ejerce una fuerza en la dirección del campo pero en sentidocontrario, ya que la carga es negativa. El módulo de la fuerza es Fe=q·E
El campo magnético ejerce una fuerza cuya dirección y sentido vienen dados por el producto vectorial Fm=q·v´B cuyo módulo es Fm=q·v·B. De nuevo, por ser negativa la carga, el sentido de la fuerza es contrario al del producto vectorial v´B.

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 v sea igual cociente E/B.
 


Medida de la relación carga/masa
La trayectoria seguida por el haz de electrones entre las placas del condensador, la hemos estudiado ya en la página dedicada al estudio del osciloscopio. Volveremos a repetir las ecuaciones del movimiento.Movimiento entre las placas del condensador
Cuando eliminamos el campo magnético, el electrón se mueve bajo la acción de la fuerza eléctrica F=qE constante en la región del condensador perpendicular a la dirección inicial de su velocidad. Utilizamos las ecuaciones del movimiento curvilíneo bajo aceleración constante

Si L es la longitud del condensador, la desviación vertical y de la partículaal salir de sus placas será

Movimiento fuera de las placas del condensador
Una vez que el electrón ha salido de las placas del condensador, sigue un movimiento rectilíneo uniforme, hasta que llega a la pantalla. La desviación total del haz en la pantalla situada a una distancia D del condensador es

Donde vy y vx son las componentes del vector velocidad en el instante en el que elelectrón abandona la región situada entre las placas del condensador x=L.


* Descripción:

Para esta experiencia simulada se cuenta con un aparato similar al utilizado en un laboratorio real para la realización de este experimento con una variante del experimento de Thompson.
El simulador representa un condensador eléctrico plano de 4cm de longitud el cual es fijo y seencuentra conectado a una fuente de alimentación. El campo eléctrico entre las placas está dirigido hacia abajo y el campo magnético hacia adentro, que en este caso es constante. La partícula (electrón), ingresa a la cámara que tiene un alto vacío por un orificio en el cual, puede visualizarse el movimiento de la misma y un cronómetro mide el tiempo que tarda la partícula en llegar a la pantalla.Cuando la partícula llega a la pantalla se visualiza la distancia vertical de desviación y la trayectoria de la misma.
Los comandos campo eléctrico y campo magnético, permiten introducir los valores de los mismos. Al oprimir el botón velocidad y luego el comando empieza se inicia el movimiento de la partícula entre las placas y luego en la cámara.
Al oprimir el botón carga/masa se pone encero el comando campo magnético y se visualiza la trayectoria de la partícula.
Al activar el comando paso, indica el movimiento de la partícula paso a paso y el comando pausa permite poner en pausa el movimiento de la misma.


* Técnica operatoria:

Primero introducimos la intensidad del campo eléctrico en la ventana “Campo eléctrico” y la intensidad del campo magnético en la...