Deflexion electrica

Deflexi´n el´ctrica de electrones o e
Danny Javier Balanta Mart´ Mosquera ın Andr´s F´lipe Quintero e e Presantado a: Prof. John Realpe 27 de septiembre de 2005 Santiago de Cali
Resumen Se realizaron en el laboratorio tres experimentos en un tubo de rayos cat´dio cos al cual se le aplicaron b´sicamente dos voltajes, uno acelerador y otro a deflector y con estos, tratar de correlacionar lasvariables que determinan la trayectoria del electr´n, y posteriormente comparar una de estas correlao ciones con valores conocidos previamente mediante simples mediciones de longitudes, propias del tubo de rayos cat´dicos. De tres experimentos reo alizados, solo uno cumpli´ con las expectativas del experimento, el voltaje o acelerador para este fue de 248 V

1.

Introducci´n o

El tema del actuallaboratorio es sobre la deflexi´n el´ctrica que sufren o e los electrones bajo la acci´n de un campo el´ctrico, dentro de un tubo de o e rayos cat´dicos(TRC). o Cabe entonces, describir en que consiste un tubo de rayos cat´dicos(TRC), o se puede decir, que b´sicamente consta de tres partes: a La primera parte la conforman un filamento o c´todo, el cual al calena tarse emite electrones, y ´nodos, loscuales se encargan de acelerar aquellos a electrones emitidos al estar ubicados a un potencial positivo con respecto a la ubicaci´n de los c´todos. Al salir del campo acelerador, el haz de eleco a trones lleva consigo una velocidad Vx que podr´ conservar hasta que sea a sometido a otro campo el´ctrico de ser el caso. e Despu´s de que los electrones han salido del ´nodo acelerador, pasar´n e a aentre dos placas met´licas, que de estar sometidas a un potencial entre a ellas, desviar´n o deflectar´n el haz de electrones debido al campo el´ctrico a a e existente. La direcci´n de la fuerza (Fy ) a la que es sometido el haz de o electrones es perpendicular a la velocidad Vx con la que entra el haz en el campo; debido a eso, el haz experimentar´ un movimiento parab´lico, al a o 1

sufrir unaaceleraci´n ay mientras simult´neamente conserva su velocidad o a Vx . Al final del tubo de rayos cat´dicos, se encuentra una pantalla recubierta o de un material fosforescente. Al chocar los electrones(deflectados o no) en esta pantalla se producir´ cierta luminiscencia. a Veamos ahora los modelos te´ricos para las magnitudes nombradas. o Si nos basamos en la ley de conservaci´n de la energ´ lavelocidad final o ıa, del haz de electrones obtenida por la aceleraci´n de los ´nodos es: o a 1 2 e Va 2 2 m Vx = e Va → vx = 2 m Donde Va es la aceleraci´n de los ´nodos. o a Ahora, al pasar el haz entre las placas deflectoras, la velocidad final vy en el sentido de la fuerza al que es sometido es: vy = e Ey s Fy t= m m d vx (2) (1)

Donde VD es el potencial entre las placas met´licas. a A partir delo anterior podemos encontrar la distancia vertical y alcanzada por el haz: 1 1 e VD s 2 y = a t2 = (3) 2 2 md vx Tambi´n podemos calcular la magnitud del ´ngulo que el haz forma con la e a vertical: vy e VD S = (4) tan θ = vx m d v x2 Finalmente, la desviaci´n neta ser´: o a D= s L VD 2 Va s +1 2L (5)

2.

Secci´n experimental o

Cuando todas las conexiones del tubo de rayos cat´dicos est´hecha, se o e escoger´ un voltaje acelerador que este entre 0 y 300V , teniendo el potencial a entre las placas met´licas en cero. Paso siguiente ser´ comprobar que el haz a a de luz est´ pegando exactamente en el centro de la pantalla. e Teniendo el haz centrado y Va constante, empezaremos a variar el potencial entre las placas met´licas y a ir midiendo la deflexi´n provocada por a o estas. Seescoger´n deflexiones de por ejemplo 1, 2, 3 o m´s cm. Estos datos a a ser´n tabulados. a

2

Una vez hecho esto, se regresa el potencial deflector a cero y se invierte la polaridad de las placas para desviar el haz en sentido contrario para tomar tambi´n los datos de D y VD . e Todo lo anterior se repetir´ para otros 2 diferentes voltajes aceleradores a con una variaci´n de aproximadamente 100V...