LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

RELACION CARGA MASA

Marzo 31, 2021

Laboratorio relación carga-masa

RESUMEN

En esta práctica el objetivo es determinar experimentalmente la relación de carga – masa para un electrón, igualmente entender la expresión de campo magnético debido a una bobina de Helmholtz, también observar el comportamiento de partículas cargadas eléctricamente dentro de campos magnéticos y determinar experimentalmente mediante el uso adecuado del montaje que incluye la bobina de Helmholtz, la relación carga masa para el electrón.

Asi pues se suponemos una relación entre la carga y la masa de un electrón que encuentran algún tipo de afectación como los campos magnéticos y demás que se producen en el montaje del laboratorio afectado la carga y masa del electrón, suponemos una relación entre corriente y radio y el voltaje  y el radio de trayectoria que permite notar la aceleración de los electrones.

Por estas razones concluimos que existe una relación entre carga y masa donde la corriente y voltaje se dan el cómo función del radio de la trayectoria.

Palabras clave:

Bobina

Carga

Masa

Campo magnetico

ABSTRACT

In this practice the objective is to experimentally determine the charge - mass relationship for an electron, also to understand the expression of the magnetic field due to a Helmholtz coil, also to observe the behavior of electrically charged particles within magnetic fields and to determine experimentally by using appropriate assembly that includes the Helmholtz coil, the charge-mass ratio for the electron.

So we assume a relationship between the charge and the mass of an electron that find some type of affectation such as magnetic fields and others that occur in the laboratory assembly affected the charge and mass of the electron, we assume a relationship between current and radius and the voltage and the path radius that allows us to notice the acceleration of the electrons.

For these reasons we conclude that there is a relationship between charge and mass where current and voltage are given as a function of the radius of the path.

1. INTRODUCCIÓN

En este laboratorio vamos a determinar la relación de carga – masa de una electrón, para esto debemos realizar el montaje que realizo Thonsom, donde este nos permite observar como con este montaje se desprende y aceleran los electrones en un filamento incandescente cuando se aplica una diferencia de potencial variable.

Lo primero que debemos hacer para este ensayo es tomar el valor de la corriente que fluyen con las bobinas y tomamos diferentes mediciones donde miramos la aceleración y velocidad de los electrones que están fluyendo a través de tubo y así tomando datos para poder deducir el radio de la trayectoria que recorren los electrones.

Luego de esto realizamos el montaje nuevamente y repetimos el procedimiento, pero esta ves fijamos el voltaje y tomamos los datos de corriente y radio los cuales graficamos para hallar la relación entre estos, posterior podemos obtener la relación de carga y masa del electron y asi mismo podemos realizar una grafica de voltaje vs radio que nos permite observar el voltaje necesario para acelerar los electrones. Mediante las graficas obtenidas podemos determinar la relación entre carga y masa del electron.

1. MARCO TEÓRICO

 El montaje que se utilizara es similar al utilizado por Thomson, donde son desprendidos y acelerados electrones por un filamento incandescente y una diferencia de potencia.

Los electrones se desplazan por un tubo que contiene helio con muy baja densidad, el produce un haz lumínico que nos permite observar la trayectoria circular de los electrones, esta es desviada por el campo magnético que general las bobinas de Helmholtz, donde la intensidad del campo varia por la corriente entregada y así la controlamos.

[pic 2]

La expresión mas sencilla que representa  la relación es:

[pic 3]

V: voltaje empleado

B: valor del campo magnético

R: radio de la trayectoria

Estas bobinas están diseñadas para mantener un campo magnetico uniforme de:

[pic 4]

T: teslas

A: amperios

Estas representan la corriente que pasa por las bobinas

La anterior viene de la deducción geométrica y física del valor del campo magnético entre las bobinas es:

[pic 5]

N: numero de espirales

μ0: permeabilidad magnética del vacio = 4π×10-7 Wb/A donde 1 Wb/A m= 1 T m/A

otra ecuación que interviene es:

[pic 6]

Esta representa la fuerza magnética que afecta a cada electron.

E: carga del electron

V: velocidad

B: campo magnetico que siente cada electron generado por las bobinas

Valores teóricos de

M: 9,1 ×10--31 kg.

E: 1,6 ×10--19 C

Otro concepto que se útil es la segunda ley de newton

[pic 7]

Asi aplicando términos algebraicos llegamos a una ecuación mas extensa de relación y masa es:

[pic 8]

En el experimento tomamos un par de datos, fijando in valor de corriente I que fluye por las bobinas, procurando que estas estén dentro de los rasgos permitidos, vamos variendo el voltaje y tomando los datos, el voltaje esta relacionado con la aceleración y la velocidad con la que los electrones se mueven, luego debemos medir el diámetro de la trayectoria circular de los electrones usando las pestañas móviles para revisar el radio de la trayectoria.

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