Informe deflexión eléctrica de electrones

DEFLEXIÓN ELÉCTRICA DE ELECTRONES
Universidad del valle
Herson Aponte
Cód: 0840412
Sandra Lorena Chavarría
Cód: 0630695
Diana Milagros Parra
Cód: 1231052
RESUMEN
En este laboratorio se busca analizar el efecto que tiene el campo eléctrico de 2 placas paralelas en la trayectoria de un haz de electrones (fundamento del tubo de rayos catódicos); el campo produce una fuerza sobre loselectrones, y por ende también genera una aceleración. Ésta depende básicamente del voltaje acelerador, además de las constantes de masa y carga de el electrón (m = 9.11x10-28 kg, e = 1.60219x10-19 C) [1]. De este modo, con el experimento, se pretende relacionar los valores experimentales que se obtiene al realizar mediciones de la desviación de los electrones de su posición original (D), respecto adiferentes valores de los voltajes de aceleración y deflector (Va y Vd.); al graficar los datos, se obtienen las pendientes experimentales, que han de compararse con los valores esperados teóricamente. Las diferencias entre estos valores se deben principalmente a factores de error experimental.
Datos nominales:
s=2,0 cm d=1,1cm L=12,3cm m teo= 0,0273 m´teo= 0,0211 m2=20,90
Datosexperimentales:
Va= 442,6V± m=0,0496±0,1 %E=Vteo-VexpVteo100=81,68%
V´a= 572,6=442,6+130± m´= 0,0366±0,1 %E=Vteo-VexpVteo100=73,46%
m2=12,1 %E=Vteo-VexpVteo100=72,73%
INTRODUCCIÓN
Un electrón de masa m y carga e abandona un cañón de electrones con una velocidad v x que puede calcularse a partir de la ley de conservación de la energía de acuerdo con la expresión:
12mVx2=eVaEcuacion (1) Vx2=2eVam Ecuacion (2)
Va: el voltaje acelerador en el cañon de electrones
Vx: velocidad de los eletrones en la direccion x, adquirida bajo el potencial acelerador Va
Cuando el electrón con velocidad Vx entra a una región de un campo eléctrico uniforme Ey perpendicular a la dirección de su velocidad, experimenta una aceleración en la dirección opuesta a la dirección del campoeléctrico. Este campo eléctrico uniforme es creado por dos placas conductoras plano paralelas entre las cuales hay una diferencia de potencial VD; si la separación entre las placas es d la relación entre Ey y VD es Ey=VDd. Si la longitud de las placas en la dirección del movimiento inicial es s, figura 1, el tiempo t que tarda el electrón en recorrerlas horizontalmente esta dado por t=sVx que es elmismo tiempo durante el cual el electrón interactúa con el campo Ey, describiendo una trayectoria parabólica. La componente y de la velocidad del electrón al abandonar la región de campo deflector Ey es de acuerdo a la segunda ley de Newton Vy=ayt, dado por:
Vy=Fymt=eEymsVx Lo cual nos lleva a Vy=eVDmdsVx
Y la desviación vertical y alcanzada por el electrón al abandonar la región de campo estadada por la expresión:
y=Vy22ay=eVD2mds2Vx2
Una vez el electrón abandona la región de campo su trayectoria es rectilínea hasta alcanzar la pantalla, la cual se encuentra a una distancia L del extremo de las placas, fig. 1. El haz de electrones se deflecta una distancia D del punto de incidencia cuando VD=0. Del esquema de la figura 1 el ángulo θ que el haz forma con la horizontal esta dado por laexpresión:
Tan θ=y´L=VyVx=eVDSmdVx2
Y la desviación neta D=y+y´ esta finalmente expresada en función de magnitudes físicas medibles como son el voltaje deflector VD , el voltaje acelerador Va, y la geometría del TRC (Distancia entre las placas d, ancho de placas s y distancia placa pantalla L):
D=sLVD2dVas2L+1

Figura 1. Diagrama de la deflexión de un haz de electrones que incide convelocidad Vx a una región donde existe un campo eléctrico uniforme vertical.

MÉTODO EXPERIMENTAL
Para esta práctica se utilizaron los siguientes materiales:
1. Tubo de rayos catódicos TRC
s=2,0 cm d=1,1 cm L=12,3 cm
2. Fuente de poder para el TRC
Filamento: Vfil=6,2 VAC, I ~0.5 A Voltaje de grilla Vg=0→+12 V DC Voltaje wehnelt: V1=0→+50 V DC
Voltaje Ánodo Acelerador :...