RELACIÓN CARGA MASA descubierta por J.J.Thomson

RELACIÓN CARGA MASA

PROFESOR

JAVIER ARENALES

INTEGRANTES GRUPO #3

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA EXTENCION VILLA DEL ROSARIO

2015

RELACION CARGA MASA

La relación carga-masa descubierta por J.J.Thomson constituye uno de los descubrimientos más influyentes en el desarrollo de la física en esa época. Con una bobina de Helmholtz producimos un campo magnético ,el cual era uniforme y medible, un filamento es calentado y empieza a emitir electrones los cuales son acelerados con unos electrodos, tanto el voltaje que le suministramos a la bobinas ,como a los electrodos son controlados a través de unas fuentes de poder, luego procedemos a variar el voltaje y a medir el radio del camino circular de electrones que se forma debido a la presencia del campo magnético, al medir el radio con una regla del camino circular de electrones, obtenemos la relación carga-masa, ya que los otros valores son constantes en la ecuación, a diferencia del voltaje y amperaje en sus correspondientes casos.

BOBINAS DE HELMHOLTZ

Las bobinas de Helmholtz se pueden construir fácilmente, éstas consisten en dos bobinas circulares de radio R y separadas por una distancia igual a su radio, como lo muestra la Figura 1. Si ambas espiras tienen un número de arrollamiento igual a N y por ambas espiras circula una corriente I (en el mismo sentido), se tiene que el campo magnético en el centro de las espiras es constante dentro de un volumen de radio R3. El valor del campo magnético dentro de la espira viene dado por: 

[pic 2]

Para el caso en el cual a = R y consideramos que cada bobina posee un numero n de vueltas el campo se puede calcular en la forma simplificada

[pic 3]

Para las bobina utilizadas en este experimento R = 0,2 m y n = 154

[pic 4]figura1

MOVIMIENTO DE LAS PARTICULAS EN EL CAMPO MAGNETICO

Cuando colocamos una partícula en una diferencia de potencial esta adquiere una velocidad v, que está determinada por la diferencia de potencial aplicada V, la masa m y la carga q de la partícula, esta relación se puede obtener igualando las energías potencial eléctrica y cinética de la partícula.

[pic 5]

El radio se puede calcular igualando la fuerza magnética y centrípeta

[pic 6]

Despejando qV y remplazando en la igualación de la fuerza magnética y centrípeta se obtiene la relación carga masa de la partícula.

[pic 7]

TUBO DE RAYOS CATODICOS FILIFORMES

El tubo de rayos catódicos (TRC o CRT) es una válvula o tubo electrónico en el que un haz de electrones se enfoca sobre un área pequeña de una superficie emisora de luz que constituye la pantalla y cuya intensidad y posición sobre ella pueden variarse. Originalmente se conoció como “tubo de Braun”. El tubo de rayos catódicos tiene su origen en el “tubo de Crookes”, una forma primitiva de un tubo de descarga de baja presión, cuyo cátodo era un disco plano de aluminio en un extremo del tubo y el ánodo un

alambre en uno de los lados del tubo, fuera de la zona del haz electrónico. El tubo se utilizó para estudiar los rayos catódicos.

[pic 8]

RELACION CARGA MASA DE PARTICULAS

La relación masa carga ( m⁄Q) es una magnitud física usada en la electrodinámica de las partículas cargadas. Como implica su nombre la relación masa carga de un objeto resulta de dividir la masa del objeto entre su carga eléctrica. Esta magnitud generalmente solo es útil cuando el objeto es una partícula. Para objetos macroscópicos la carga total, la densidad de carga, la masa total o la densidad de la masa suelen ser magnitudes más útiles. En el sistema internacional de unidades se mide en kg/C. El concepto (m/Q) aparece en los campos de la microscopía electrónica, espectrometría de masas, tubos de rayos catódicos, física del acelerador, física nuclear y óptica iónica.

La importancia de la relación carga masa resulta de que, según la electrodinámica clásica, dos partículas con la misma relación masa carga se desplazan con la misma trayectoria en el vacío cuando son sometidas a campos magnéticos.

En algunos campos se usa su inversa la relación carga masa ( Q⁄m). El CODATA recomendó en 2010 un valor para el electrón de  e⁄me= 1,758820088±39×1011C/kg.2

[pic 9]

MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS:

EQUIPOS

1. Tubo de rayos catódicos filiformes

1. Par de bobinas de Helmholtz

1. Fuente de 0-600V DC

1. Fuente Universal

1. Amperímetro

1. Voltímetro

MATERIALES

13.Conectores

PROCEDIMIENTO

6. Colocar el voltaje en 100 V y ajustar la corriente hasta que el radio coincida con la marca R = 2cm y registre su dato en la Tabla 1 ajuste la corriente hasta que su radio coincida con la marca R = 3cm, registre su dato en la Tabla 1, repita el mismo procedimiento con todos los radios.

7. Realizar el procedimiento [6] para todas las diferencias de potencial descritas en la Tabla 1

a) Para cada una de las corrientes obtenidas calcule el campo magnético de las bobinas de Helmoltz, para tal fin utilice la ecuación del campo simplificada y llena la Tabla 2.

b) Obtenga los valores de [pic 10] y llene la Tabla 3

TABLA 1

TABLA 2

[pic 11]

TABLA 3

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