Experimento De J.J Thomson

PRACTICA 3

EXPERIMENTO DE J.J. THOMSON

OBJETIVOS

1. Conoceremos el correcto funcionamiento del aparato que determina la relación carga masa (q/m) de los rayos catódicos, su manejo y las precauciones que se deben llevar al momento de manejarlo.

2. Determinar experimentalmente la relación carga q/m) de los rayos catódicos.

3. Determinar el error experimental de la relación (q/m) de los rayos catódicos.

4. Desarrollar nuestra capacidad para realizar cálculos numéricos, relacionando ecuaciones de forma simultánea.

5. Aplicar la regresión lineal como herramienta fundamental al momento de relacionar diferentes tipos de variables (dependiente e independiente).

6. Entender con mayor claridad el comportamiento de los electrones.

INTRODUCCIÓN

J.J. Thomson (1897) por medio de un experimento midió la proporción que existe entre la carga y la masa de una corriente de electrones, usando un tubo de rayos catódicos obteniendo un valor de q/m=1.7588×〖10〗^11 (C/Kg), a través de su experimento presento los siguientes resultados:

En los tubos de Crookes existe un gas a presiones muy bajas, el haz de rayos catódicos se forma cuando se presenta una diferencia de potencial entro los electrodos.

La corriente de partículas cargadas puede desviarse por medio de una carga eléctrica o un campo magnético.

Se puede emplear un campo eléctrico para compensar por la desviación producida por el campo magnético, dando como resultado que el haz de electrones se comporte como si no tuviera carga.

La corriente requerida para neutralizar al campo magnético aplicado indica la carga del haz.

La pérdida de masa del cátodo indica la masa de la corriente de los electrones.

EQUIPO Y MATERIAL.

a) Aparato marca DAEDALON para la relación (q/m) de los rayos catódicos.

ç

DESARROLLO

Realizamos un breve recordatorio sobre los conocimientos que debemos saber sobre Thomson antes de realizar la práctica, comentamos que Thomson descubrió cuál era la carga del electrón y para probarlo colocó dentro de un tubo de vacío un ánodo y un cátodo con una diferencia de potencial, a este experimento se le conoce como el experimento de los rayos catódicos, gracias a la diferencia de potencial y a las placas de diferentes materiales que utilizó descubrió que el electrón tiene carga y que con un campo magnético se desvían.

Conocimos como utilizar el equipo de la marca Daedalon, la manera del encendido y la diferencia de potencial a la que podíamos llegar.

Después pasamos a la parte experimental y primero encendimos el equipo de la marca Daedalon, esperamos el auto diagnóstico del equipo por 30 segundos, posteriormente la perilla voltaje adjust la giramos a 200 (V) y la perilla de intensidad de corriente sólo podía llegar hasta 2.11 (A), la cual se empieza a girar hasta la toma de lecturas.

En seguida se pasó a la toma de lecturas del haz, para ello la perilla de intensidad de corriente la íbamos girando hasta que el haz se viera reflejado en el espejo graduado según los valores que quisiéramos obtener, por ejemplo: debíamos medir la intensidad de corriente cuando el haz reflejara un diámetro de 11, 10.5, 10, 9.5, 9, 8.5, 8, 7.5, 7, 6.5, 6, 5.5 y 5.

Finalmente terminamos el experimento y apagamos el aparato con el botón off sin poner en ceros las lecturas y con los valores obtenidos pasamos a obtener los cálculos sobre la relación q/m.

MODELO MATEMATICO

F_m=q*v*B

F_c= (m*v^2)/r F_m=F_c

E_c1= 1/2 m*v^2

E_c2=q*V

E_c1=E_c2

q/m=v/(B*r)

v=√(2*V(q/m)_i )

(q/m)_i=(2*V)/(B^2*r^2 )

B= (N*μ_0*I)/((5/4)^(3/2)*a)

(q/m)=(2*V*(5/4)^3*a^2)/(N^2*μ_0^2*I*r^2 )

y=m*x+b

r^2=(2*v*(5/4)^3*a^2)/(N^2*μ_0^2*(q/m) )*1/I^2 +b

m= (2*V*(5/4)^3*a^2)/(N^2*μ_0^2*(q/m) )

(q/m)_i=(2*V*(5/4)^3*a^2)/(N^2*μ_0^2*m)

%EE= |(V_p-V_exp)/V_P |×100

%E=100-%EE

x=variable independiete= 1/I^2

y=variable dependiente= r^2

F_m=fuerza magnetica.

q=carga de los electrones (1.6022x〖10〗^(-19) [c])

v=velocidad de los electrones.

B=campo magnetico.

F_C=fuerza centripeta.

m=masa del electron (9.1095x〖10〗^(-31) [kg] ).

r=radio del haz de electrones.

E_C=energia cinetica de los electrones.

V=voltaje de aceleracion.

q/m=(1.7588x〖10〗^11 [C*Kg] ).

N=numero de espiras de cada bonina.

μ_0=permeabilidad magnetica del vacio=4πx〖10〗^17 [T*M*A^(-1) ]

I=corriente electrica que circula por las bobinas.

a=radio de las bobinas de Helmholtz.

MEMORIA DEL CÁLCULO

m=2.775246208x〖10〗^(-3) [A^2*m^2 ]

b=6.739665591x〖10〗^(-5)

r=0.99920

...