Deflexi n Elect Magn 2015

15. Deflexión Eléctrica y Magnética de Electrones

DEFLEXIÓN ELÉCTRICA Y MAGNÉTICA DE ELECTRONES

TAREA DE PREPARACION
Nombre Estudiante:__________________________ Código: ___________ Plan: _____
Fecha: ______________________
1. Un electrón es acelerado por un potencial acelerador Va entre dos electrodos. Si la velocidad inicial
es cero: ¿Cuál es su energía cinética final?
2. Asuma que se aceleraun electrón con un voltaje acelerador de 500 V, los cuales entran
perpendicularmente a una región donde hay campo eléctrico uniforme E y campo magnético
uniforme B, perpendiculares entre sí. Si el campo E es creado entre dos placas plano paralelas
separadas una distancia de 2 mm y entre ellas hay un diferencia de potencial de 50 Voltios, ¿Cuál
debe ser la magnitud del campo magnético para que loselectrones no se desvien? Haga un esquema
de los tres vectores velocidad E y B para que eso se cumpla.
3. Identifique cada una de las magnitudes físicas que Ud. va a medir en este experimento. ¿Cuáles son
las magnitudes físicas definidas en la ecuación que describe el fenómeno físico?

1

Laboratorio de Física Fundamental III

DEFLEXIÓN ELÉCTRICA Y MAGNÉTICA DE ELECTRONES

1. OBJETIVOS


2.Estudiar el movimiento de electrones bajo la
y magnéticos uniformes.
Determinar la relación carga / masa del electrón.

acción

de

campos

eléctricos

MODELO TEÓRICO

En este capítulo discutiremos primero el equipamiento que nos permite obtener partículas cargadas y el
campo eléctrico para desviarlas, este se llama Tubo de Rayos Catódicos (TRC) o tubo Brawn. Luego
discutiremos como producir uncampo magnético a la par que discutiremos la física de la desviación de
electrones por campos eléctricos y magnéticos que nos permiten medir experimentalmente la relación
carga/masa del electrón.

2.1

Principio de funcionamiento del Tubo de Rayos Catódicos (TRC)

Un tubo de rayos catódicos (TRC) conocido como Tubo de Braun (Phywe), (fig. 1), nos provee de un
haz de electrones y de un campoeléctrico uniforme que nos permite deflectar el haz. Podemos
controlar la velocidad que adquieren los electrones, la magnitud del campo eléctrico, y podemos
visualizar el haz sobre una pantalla. Un TRC consta esencialmente consta de tres partes: un cañón de
electrones, una etapa de deflexión y un indicador donde incide el haz sobre una pantalla.
Su funcionamiento esencialmente consta de tres partes oetapas:
2.1.1. El Cañón de Electrones: cátodo, ánodo enfocador y ánodo acelerador. Esta etapa consta de un
filamento que al calentarse emite electrones por un proceso físico conocido como termoemisión. Los
electrones emitidos son acelerados con un voltaje acelerado Va en la dirección del eje principal del
TRC (que llamaremos eje x), por ánodos con simetría cilíndrica que están a un potencial positivocon
respecto al filamento, ó cátodo. Cuando los electrones pasan a través de los agujeros se coliman
formando un haz, mientras sufren una o dos aceleraciones sucesivas. Al salir del ánodo acelerador,
cada electrón del haz lleva una velocidad v que conserva (si despreciamos choques inelásticos con las
moléculas del gas residual) hasta llegar a la pantalla. El voltaje Va se puede controlar a voluntady así
mismo su velocidad.
2.1.2. Etapa de Deflexión: C consiste en un par de placas metálicas plano-paralelas, sometidas a una
diferencia de potencial VD que varía entre 0 y 80 V. El haz de electrones incide siempre
perpendicularmente al campo eléctrico entre placas, de tal manera que actúa sobre el haz una fuerza
transversal a la dirección de su movimiento desviándolos de su trayectoria. Ladesviación del haz es
vertical si las placas están colocadas horizontalmente. La magnitud del campo E puede controlarse a
voluntad variando el voltaje VD entre las placas.
2.1.3. El indicador de deflexión del haz es una pantalla circular recubierta por un material fosforescente
que produce luminiscencia cuando los electrones rápidos chocan contra ella. Sobre la pantalla se mide
la deflexión D del...