Laboratorio de Física Moderna
Febrero 2014
Universidad de las Américas Puebla Puebla
Reporte
Desviación electromagnética Arantxa Cepeda, Itzel Hernández, Roxana Herrán, Jorge Fernández 141571, 143684, 143678, 143690 Física Moderna Experimental
Resumen: Se pretende encontrar experimentalmente la intensidad de campo magnético y el radio de la desviación de un haz de electrones para calcular la carga específica del electrón y la velocidad de un electrón. Se espera que por la investigación teórica y el comportamiento observado durante la elaboración del experimento, la relación crezca de manera logarítmica entre las variables a determinar experimentalmente. experimentalment e.
Palabras clave: carga específica, electrón, haz de electrones, velocidad.
1. Objetivo Para esta práctica se busca encontrar experimentalmente la intensidad de campo magnético H, basándose en la ley de Biot-Savart, esto para poder determinar la carga específica del electrón y la velocidad de estos. El aparato de desviación de electrones proporcionará los datos necesarios para poder calcular el radio del haz de electrones. Hipótesis: 1. La rela relació ción n entre entre la la veloci velocidad dad de de los electr electrone oness y la carga específica, aumentará logarítmicamente mientras se aumenta la intensidad del sistema.
medidas geométricas del tubo o del par de bobinas de Helmholtz, Helmholtz, respectivame respectivamente, nte, de la forma III
siguiente: Determinación de B = µ0 ! H Basándose en la ley de Biot-Savart, para la intensidad del campo H del campo magnético (casi) homogéneo del par
2. Antecedentes
Un electrón de masa m y carga e, que se mueve pe rp en di cu la rmen rm en te a un ca mpo mp o magn ma gn ét ic o µo H, experimenta una fuerza centrípeta µoHev, la cual le impone una trayectoria circular. Esta fuerza centrípeta está equilibrada por la fuerza centrífuga (mv2 )/ r de bobinas Helmholtz se obtiene: Para la determinación de la carga específica del electrón se utilizará la siguiente fórmula:
siendo v la velocidad del electrón y r el radio de curvatura. Para la velocidad v de los electrones determinada por la tensión anódica UA, es válido:
3. Procedimiento experimental
• • • •
Se dejó la tensión anódica constante a 4, 5 y 6 kV. kV. Se variaba la perilla de intensidad de corriente. Se tomaban las mediciones de la posición del haz de electrones con respecto a la pantalla graduada. Se analizó teóricamente la información.
UA puede medirse inmediatamente, r y H se determinan a base de los datos obtenidos experimentalmente y de las Practica No 1
Tiempo de reacción
3.1. Equipos, instrumentos y materiales
Figura 1. Montaje
Aparato de Excel Mu lt ím et ro (±0.01!A) Fuente regulada • • •
•
5. Datos experimentales Tablas para la desviación del haz en el eje Y+
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Tablas para la desviación del haz en el eje Y-
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e/v 6 kV
6. Análisis de datos y/o modelos físicos
Gráficas de e/m contra v de electrones. Y positivo.
40000000
30000000
e/v 4 kv
20000000
40000000
10000000
30000000
20000000 0 0
70000000000
140000000000
10000000
V
0 0
100000000000
200000000000
Gráficas de e/m contra v de electrones. Y positivo.
V
4 kV
e/v e/v
100000000
5 kV 40000000
75000000 30000000 50000000 20000000 25000000 10000000 0 0 0 0
80000000000
600000000000
1200000000000
V
160000000000
V
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7. Observaciones
e/v
Durante la elaboración del experimento se observó un claro comportamiento exponencial entre la corriente y la escala de la pantalla fluorescente. Posterior al análisis de los datos, se observa que el comportamiento del haz de electrones en función del eye y positi vo, es log arítmico. Se observa otro tip o de distribución en las gráficas obtenidas después del análisis de datos en función del eje Y negativo, a excepción de la gráfica con un Ua mayor.
5 kV
80000000
7. Conclusiones La hipótesis no fue demostrada parcialmente, ya que el fenómenos esperado fue para uno de los dos casos del experimento. Se concluye que para poder calcular la velocidad y la carga específica de los electrones en un haz que se desvía, se tiene que tener conocimiento o las herramientas necesarias para conocer el radio de la trayectoria, así mismo se tiene que saber las características del campo magnético que afecta el haz.
60000000
40000000
20000000
8. Bibliografía 0 0
400 000000 000 80000 000000 0
Ayars, E. (1989). h/e apparatus and h/e apparatus accesory kit. Roseville: Pasco. Beiser, A. (2003). Concepts of modern physics. Nueva York: McGraw-Hill. White, Harvey Elliot, (1902). Fisica moderna. 6th ed. : Van Nostrand Reinhold Company. •
e/v
6 kV
60000000
45000000
30000000
V
15000000
0 0
250000000000
500000000000
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V
. Revista Colombiana de Física. 40 (2), pp. 349-349
