UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERIA
LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA III
INFORME Nº 4 MOVIMIENTO DE ELECTRONES EN UN CAMPO MAGNÉTICO
TRATAMIENTO DE DATOS Relación entre D y v
1. A partir de la Tabla 1 de la Hoja de Datos, con la ecuación (7), elaborar una tabla v-D. Mediante un análisis de regresión, determinar y dibujar la relación Dexp = f (v). Comparar la constante de la regresión con el valor esperado, utilizando la ecuación (8) para calcular B.
Con la ecuación (7) v =
√ 2 , determinamos v.
Dónde: e=1,6022*10ˉ¹⁹ [C] y m=9,10*10ˉ³¹ [Kg] Tabla 1 V [V] 300 258 223 190 153,9
D [m] D [m] 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060
0.120
v [m/s] 10,3*10⁶ 9,53*10⁶ 8,86*10⁶ 8,18*10⁶ 7,36*10⁶
0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0
2
4
6
8
10
12
-0.020
v [Mm/s] Diámetro experimental en función dela velocidad
Mediante un análisis de regresión lineal con intersección nula, la relación D exp = f (v) resulta: Dexp = 9.40*10ˉ⁹v
(v en [m/s], Dexp en [m)
3 4 La relación teórica correspondiente es D= donde B=(5)
∗10ˉ⁷ [Tm/A], N=124 y R= 0,1475 [m] i=1,449 [A].
Dónde: e=1,6022*10ˉ¹⁹ [C], m=9,10*10ˉ³¹ [Kg], uo = 4 D=1.04*10ˉ⁸v
(v en [m/s], D en [m])
Exp.
Teo.
9.40*10ˉ⁹
1.04*10ˉ⁸
Dif. -9,61 %
Relación entre D y B
2. A partir de la Tabla 2, con la ecuación (8), elaborar una tabla 1/B-D . Mediante un análisis de regresión, determinar y dibujar la relación Dexp = f (1/B). Comparar la constante de la regresión con el valor esperado, utilizando la ecuación (7) para calcular v.
3 4 Con la ecuación (8) B=(5)
, determinamos la B.
Dónde: N=124, R= 0,1475 [m] y uo = 4
∗10ˉ⁷ [Tm/A]. D [m]
Tabla 2 i [A] 1,293 1,422 1,594 1,832 2,160
0.120
D [m] 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060
1/B [1/T] 1,023*10³ 930,3 829,9 722,1 612,4
0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0
200
400
600
800
1000
1200
1/B [1/T]
Diámetro experimental en función del inverso de campo magnético
Mediante un análisis de regresión lineal con intersección nula, la relación D exp = f (1/B) resulta Dexp = 9,349*10ˉ⁵ 1/B
(1/B en [1/T], Dexp en [m])
La relación teórica correspondiente es D=
donde v = √ 2
Dónde: V=250 [V], e=1,6022*10ˉ¹⁹ [C], m=9,10*10ˉ³¹ [Kg].
D=1,066*10ˉ⁴ 1/B
(1/B en [1/T], D en [m]) Exp.
Teo.
9,349*10ˉ⁵
1,066*10ˉ⁴
Dif. -12,30 %
Relación entre B y v
3. A partir de la Tabla 3, con las ecuaciones (7) y (8), elaborar una tabla v-B. Mediante un análisis de regresión, determinar y dibujar la relación Bexp = f (v). Comparar la constante de la regresión con el valor esperado.
Con la ecuación (7) v =
√ 2 determinamos v.
3 4 Con la ecuación (8) B=(5)
determinamos B.
∗10ˉ⁷ [Tm/A], N=124 y R= 0,1475 [m].
Dónde: e=1,6022*10ˉ¹⁹ [C], m=9,10*10ˉ³¹ [Kg], uo = 4
B [mT] 2
Tabla 3 V [V] 300 270 240 210 180,0
i [A] 2,43 2,28 2,11 1,92 1,706
B [T]
v [m/s]
1,83*10ˉ³ 1,72*10ˉ³ 1,59*10ˉ³ 1,45*10ˉ³ 1,29*10ˉ³
10,3*10⁶ 9,75*10⁶ 9,19*10⁶ 8,60*10⁶ 7,961*10⁶
1.5
1
0.5
0 0
2
4
6
8
10
12
v [Mm/s]
-0.5
Campo magnético experimental en función de la velocidad
Mediante un análisis de regresión lineal con intersección nula, la relación B exp = f (v) resulta Bexp = 1.74*10ˉ¹⁰ v
(Bexp en [T], v en [m/s])
La relación teórica correspondiente es B=
Con D = 0,060 [m], e=1,6022*10ˉ¹⁹ [C], m=9,10*10ˉ³¹ [Kg]. B=1,89*10ˉ¹⁰ v
(B en [T], v en [m/s]) Exp.
Teo.
1.74*10ˉ¹⁰
1,89*10ˉ¹⁰
Dif. -7,94 %
CUESTIONARIO 1. En un arreglo como el de la Figura 2, ¿Qué se puede concluir si el haz electrónico se desvía hacia abajo? Que el campo magnético o velocidad se encuentra en sentido inverso generando una fuerza dirigida hacia abajo. 2. En un arreglo como el de la Figura 2, ¿Qué se puede concluir si el haz electrónico no se desvía pese a existir corrientes por las bobinas de Helmholtz? Que la fuerza producida por el campo magnético es tan baja que no generaría una aceleración centrípeta en el electrón. 3. En un arreglo como el de la Figura 2, ¿Qué se puede concluir si la trayectoria de los electrones no se cierra sobre si misma Se puede concluir que los vectores v y B no son totalmente perpendiculares. 4. En el procedimiento de este experimento, ¿Por qué será necesario hacer que la trayectoria de los electrones se cierre sobre si misma? Es necesario para verificar que los vectores v y B son perpendiculares y así se cumplan las ecuaciones que utilizamos. 5. ¿Cómo podría utilizarse este experimento, o una parte de él, para determinar la relación carga masa, e/m, del electrón?
Mediante la relación B=
, realizamos la regresión lineal con intersección nula B= f (v), luego hallando la
constante podemos despejar la relación e/m.
