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Universidad Nacional del Santa Ingeniera En Energa Fsica IV

Universidad Nacional del Santa Ingeniera En Energa Fsica IVPRACTICA DE LABORATORIO N2DETERMINACION DE LA RELACIN: 1. OBJETIVOS:

Determine la relacin carga-masa del electrn , a partir de las trayectorias observadas de un haz de electrones que cruza una regin en la que existe un campo magntico. 2. FUNDAMENTO TEORICO:Es conocido que un electrn con carga e que se mueve con velocidad dentro de un campo magntico uniforme, se halla sometido a una fuerza denominado Fuerza de Lorentz, la cual es perpendicular en cada instante al plano que contiene al campo y la velocidad lo cual se expresa mediante la ecuacin:

(1)

Siendo el ngulo formado por los vectores .El equilibrio existente entre la fuerza magntica (evB) y la fuerza centrifuga , permite establecer la reaccin y la relacin carga-masa.

Mediante esta expresin es factible determinar el cociente midiendo el radio de la trayectoria descrita por el electrn cuando ingresa en un campo magntico con velocidad perpendicular al mismo.

Determinacin de la carga especifica. La energa E de una carga de un campo con una diferencia de potencial V de aceleracin entre ctodo y nodo.E=e.V, ser igual por el principio de conservacin de la energa a la energa cintica de dicha carga. As, para el caso de un electrn, podemos conocer la velocidad a la que este entra en un campo magntico mediante la siguiente expresin:

Despejando la velocidad de la expresin anterior reemplazndola en la ecuacin 2, se obtiene:

Determinacin de la densidad de flujo en el centro de las bobinas de Helmholtz:

La densidad de flujo magntico B en el interior del sistema de bobinas de Helmholtz podr ser calculada partiendo del radio R, del nmero de espiras n y la intensidad de corriente I en las bobinas, esto viene dado por:

Considerando que las bobinas poseen los siguientes valores n=154, R=0.2m siendo

3. PARTE EXPERIMENTAL:3.1 INSTRUMENTOS Y MATERIALES:

Tubo de rayos catdicos filiforme, llenando de gas Argn.

Par de bobinas de Helmbotz.

Fuente de voltaje 0600VDC.

Fuente de voltaje universal (050V).

02 multmetros digitales.

Cordones de conexin: rojo, azul, amarillo.

3.2. PROCEDIMIENTO:

a. Armar el equipo como se muestra en la figura adjunta.

b. Para distintos potenciales V (entra 100 y 250V), se intentar visualizar la trayectoria en los tres diferentes radios que se presenta en escala graduada (2, 3, 4 y 5 cm). Para ello deber variar el campo y por lo tanto la intensidad I de las bobinas considerando de no superar los 3A. Para observar las trayectorias circulares se debe operar en la oscuridad.

c. De lo observado se puede deducir que es necesario conocer la cantidad de corriente que atraviesan las bobinas a fin de determinar la intensidad de campo magntico.Por ello para determinar experimentalmente la carga especifica del electrn, se debe proceder del modo siguiente:

-Despus de calentar y ajustar adecuadamente el rayo filiforme, se elige el voltaje adecuado de aceleracin v.-Se conecta la corriente que pasa por las bobinas y se observa la trayectoria circular del rayo filiforme bajo la influencia del campo magntico homogneo (mximo corriente 3A).-Ajustar la corriente que pasa por las bobinas tal que el rayo toque uno de los cuatro puentecillos, de esta forma para un voltaje fijo se obtendrn las corrientes para los radios de r=2, 3, 4 y 5cm. Y con los datos experimentales llenar la tabla No.1.

4. RESULTADOS: Tablas de datos experimentales.

Tabla No.1: Medicin de corriente para su respectivo radio.

Voltaje (V)Radios

I(A)

I(A)

I(A)

I(A)

1002.581.691.260.95

1202.821.861.361.11

1403.011.991.481.18

1602.121.591.26

1802.261.681.33

5. CUESTIONARIO: 5.1 Determina la ecuacin 4, considerando los remplazos 1.

Hallando :

Para

Sabemos que:

Hallando el flujo magntico para :

Hallando la relacin de para .





Para











Para











Para











5.2 Graficar los valores del voltaje (V) vs corriente (I), para cada uno de los radios establecidos. El grfico se encuentra anexado al final.

6. CONCLUSIONES: Logramos a determinar la relacin carga-masa del electrn , a partir de las trayectorias observadas de un haz de electrones que cruza una regin en la que existe un campo magntico

Por otro lado al momento de realizar los clculos con los datos obtenidos nos dimos cuenta que el cociente de la carga-masa, tena error, pero no tan significativos, con los datos ya establecidos, en los libros, y tal vez la razn que hace esa diferencia es el radio que forma el electrn al excitarse, ya que al ir aumentado el valor se iba semejando mas al valor real de los libros, por otro lado el hecho que salga esa diferencia se debera a los datos tomados en clase, ya que no fueron tan exactos, porque al momento de poner los voltajes en el multmetro, variaba relativamente, y por eso es que los datos tomados no fueron tan precisos.

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