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RELACIÓN e/m PARA ELECTRONES












Integrantes
Adrián Nuñez Vizcarra
Milenko Ramos Bustos
Rodrigo Reyes Silva
Sebastián Yañez Opazo
Asignatura: Laboratorio de Física Moderna
Profesor: Lina Fernandez
Sección: 07
Realización: /04/13
Entrega: 30/04/13

OBJETIVOS

El único objetivo para esta experiencia es determinar por medio de un experimento larelación (e/Me) actualmente aceptada para los electrones, la cual es representada mediante una constante.
Resumen
J.J. Thomson (1856-1940) fue un físico inglés al cual se le asigna el descubrimiento del carácter de la carga eléctrica, el cual realizó en 1897 utilizando un tubo de vacío muy similar a los que se ocupan en un televisor.
Dentro de este tubo, con una pequeña cantidad de gas, colocó dosláminas metálicas, una frente a la otra (estos son correspondientemente cátodo y ánodo) y luego aplicó una tensión eléctrica entre ellas. De esta manera Thomson comprobó que del cátodo salían unos rayos a gran velocidad (rayos catódicos), que atravesaban el ánodo (si en éste existía un agujero/orificio) produciendo un pequeño destello al llegar a una pantalla fluorescente. Continuando con elexperimento, sometió los rayos a campos eléctricos y magnéticos comprobando así que se comportaban de la misma manera independientemente del gas que contuviese el tubo, y demostró que estaban formados por partículas cargadas, a las cuales nombró “electrones”, y así logró poder determinar su relación carga-masa. Este valor actualmente aceptado, se representa mediante la relación|e|/m = 1.7598 · 10+11(C/kg)

En el año 1911 otro físico, de origen norteamericano (R. A. Millikan) consiguió medir también la carga del electrón mediante un experimento de su autoría, conocido como "la gota de aceite".
El valor que actualmente se encuentra aceptado para el módulo de la carga (negativa) del electrón es  |e| = 1,602 · 10-19 C.







MARCO TEÓRICO

Una carga en movimiento con velocidad (v) dentro deuna región donde existe un campo magnético (B) , experimenta una fuerza (F), llamada fuerza de Lorentz, representada por la siguiente expresión:
F = q v x B (F,v,B ; vectores)

En particular, para un solo electrón que se mueve en dirección perpendicular hacia el campo magnético, la fuerza magnética es:

F = - |e| v B (1)

donde: - e es la carga del electrón.
- v es la magnitud de suvelocidad.
- B es la magnitud del campo magnético externo aplicado.

Si la trayectoria descrita por el electrón es circular, de radio r (Figura 1), la fuerza es central (fuerza centrípeta); y viene dada por la expresión:

(2)


(Figura 1)


Esta fuerza centrípeta es la fuerza de Lorentz (siendo esta la única fuerza presente), por lo tanto, si igualamos las expresiones (1) y (2)obtenemos:

(3)

De la expresión (3), se puede ver que para encontrar la relación e/Me debemos conocer la magnitud del campo magnético, la rapidez y el radio de la órbita descrita por el electrón.


- Obtención de r: El radio de la órbita “r” descrita por los electrones puede obtenerse mediante el uso de una regla u otro similar.

- Obtención de v: Una manera decontrolar la rapidez de los electrones y por tanto fijar su valor es la de someter a los electrones a una diferencia de potencial V. Los electrones son acelerados dentro de un campo eléctrico uniforme E, desde el reposo hasta una rapidez de v.

Si la placa positiva tiene un orificio, algunos de los electrones lo atravesarán formando un haz de electrones con rapidez v. (Figura 2)

(Figura 2)Por el teorema del trabajo y la energía, un electrón gana una energía cinética , igual al trabajo eV hecho por el campo eléctrico, de manera que:

Δ K = Wneto = eV (4)

(5)


De (4) y (5):


(6)









- Obtención de B: Un método para obtener un campo magnético constante y uniforme dentro de una región localizada es usar bobinas de Helmholtz. Estas consisten de...