B L9 Determinacion de e m II

Páginas: 10 (2322 palabras) Publicado: 27 de julio de 2015
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
Escuela de Física
Laboratorio de Física III

B-L9 DETERMINACIÓN DE LA CARGA ESPECÍFICA DEL ELECTRÓN II
INTRODUCCIÓN
La medida de la carga específica del electrón, esto es, la relación entre su carga y su masa, se realizó por vez primera en los años
ochenta del siglo XIX y constituye un acontecimiento importante en el desarrollo de la Física.
Este experimento sepuede realizar hoy día si se dispone de un equipo comercial diseñado específicamente para esta medida.
El fundamento del experimento consiste esencialmente en estudiar la interacción que sufren los electrones cuando penetran en
un campo magnético.
Cuando una carga eléctrica se mueve en el seno de un campo magnético experimenta una fuerza perpendicular al campo B y al
r
r r
vector velocidad v.Esta fuerza cumple la relación vectorial F = qv × B , y si la partícula cargada entra en dirección perpendicular
al campo magnético, entonces la fuerza magnética obliga a la carga a describir una circunferencia, pues actúa como una fuerza
centrípeta, cumpliéndose:
mv 2
e
v
⇒ =
evB =
R
m BR
donde se puede determinar la relación e/m, si se conocen el valor del campo magnético B, la velocidad de lapartícula v, y se
mide el radio R de la trayectoria que describe en el campo magnético.
OBJETIVOS
Analizar de la desviación de electrones en un campo magnético hacia una trayectoria circular cerrada.
Determinar de la inducción de campo magnético B en función de la tensión U de aceleración de los electrones para un radio
constante r.
Determinar la carga específica del electrón
FUNDAMENTOS TEÖRICOS
Lamasa me del electrón es muy difícil de medir experimentalmente. Es más simple es determinar la carga especifica del electrón
e/me.
La determinación de e/me, para el estudio de los rayos catódicos bajo la influencia de campos magnéticos y eléctricos. El
objetivo es determinar la relación carga/masa del electrón (e/me). Para ello desviamos un haz de electrones en un campo
magnético homogéneo paraobtener una trayectoria circular cerrada. En función de la tensión de aceleración V se determina el
campo magnético B que hace que los electrones sigan una trayectoria circular de radio r. La fuerza de Lorentz inducida por el
campo magnético actúa como una fuerza centrípeta. Ésta depende de la velocidad de los electrones que a su vez está
determinada por la tensión de aceleración. La carga específicadel electrón se puede calcular a partir de las magnitudes V, B y r.
En el experimento, para determinar la carga específica del electrón se desvía un haz de electrones en un campo magnético
homogéneo para obtener una trayectoria circular cerrada. En función de la tensión de aceleración V se determina el campo
magnético B, que obliga a los electrones a desplazarse en una trayectoria circular deradio r. La fuerza de Lorentz causada por al
campo magnético actúa como fuerza centrípeta. Esta depende de la velocidad de los electrones que a su vez está determinada
por la tensión de aceleración.
Un electrón que se encuentra en un campo magnético uniforme de la inducción B con una velocidad v perpendicular al campo
magnético se mueve por una trayectoria circular Esta trayectoria se realiza debido aque actúa la fuerza de Lorentz cuya valor es
evB y la dirección hacia el centro del círculo. En este caso esta fuerza tiene que ser igual a la fuerza centrífuga mv2/r, donde r es
el radio del circulo:
mv 2
(1)
evB =
r
La velocidad de los electrones depende de la diferencia de potencial U que acelera el electrón hasta la velocidad v:
2eU
(2)
v=
m
Introduciendo (2) en (1), la carga específica delelectrón resulta:
e
2U
(3)
= 2 2
m r B
Si se mide U en voltios (V), r en metros (m) y B en teslas (T), se tiene e/m en C/kg (en el sistema SI).
Como todos los valores al lado derecho de la ecuación (3) se pueden determinar por mediciones y cálculos, es posible encontrar
la carga específica.
El tubo de rayo electrónico filiforme contiene moléculas de hidrógeno a baja presión que producen luz por...
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