INFORME DE LABORATORIO N°7

INFORME DE LABORATORIO N°7

RELACION CARGA SOBRE MASA

GRUPO Nª 10

ALEJANDRA SANCHEZ CHAVARRO                              cod. 20172164251

DIEGO ALEJANDRO OLAYA  PERDOMO                        cod. 20172161107

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

FISICA ELECTROMAGNETICA

NEIVA, HUILA

2018

RESUMEN  

El objetivo general de esta práctica es determinar la relación carga-masa del electrón. Se supone una relación entre la carga y la masa del electrón que se encuentran afectados por otras variables como campo magnético, corriente, y voltaje que se producen dentro del montaje de Thomson y afectan a las dos componentes anteriormente mencionadas. Se supone una relación entre la corriente y el radio de trayectoria de movimiento de los electrones, e igualmente una relación entre el voltaje aplicado y suministrado por las fuentes de voltaje el radio de trayectoria de movimiento que permite notar el aceleramiento de los electrones. Se concluye que existe una relación entre la carga y la masa del electrón en el que la corriente y el voltaje se dan en función del radio de trayectoria.

ORIENTACION TEORICA

El montaje a utilizar es análogo al utilizado por Thomson en 1897. Este consiste en un montaje en el cual son desprendidos y acelerados electrones, gracias a un filamento en incandescencia y a una diferencia de potencial entre un ánodo y un cátodo que se controla por medio de una de las fuentes. El haz de electrones se desplaza dentro del tubo que está lleno con Helio a una baja densidad, produciendo un trazo lumínico que permite observar la trayectoria circular de los electrones. Esta trayectoria es desviada debido a la presencia de un campo magnético generado por dos bobinas de Helmholtz. La intensidad de este campo es controlada variando la corriente entregada por la otra fuente. Teniendo en cuenta conceptos físicos como conservación de la energía, la 2ª Ley de Newton, la fuerza magnética y la expresión del campo magnético generado por estas bobinas, es posible llegar a una relación para la carga y masa de un electrón en función de otras variables medidas en este montaje.

La expresión mencionada tiene su más sencilla representación de la siguiente manera:

[pic 1]

Donde V es el voltaje empleado para acelerar los electrones, B, el valor campo magnético generado por las bobinas en el sitio donde se mueven los electrones y r es el radio de la trayectoria circular seguida por todos ellos. Las bobinas de Helmholtz están diseñadas para que el campo magnético sea uniforme, como se dijo anteriormente. Este campo magnético tiene un valor de:

[pic 2]

Donde T y A representan teslas y amperios respectivamente, e I representa la corriente que fluye por las bobinas y que se mide durante el experimento. La anterior expresión viene de la deducción geométrica y física del valor del campo magnético entre estas bobinas. Dicha relación es:

[pic 3]

Donde N es el número de espiras en cada bobina e igual a 130, µ0 es la permeabilidad magnética del vacío e igual a 4π×10-7 Wb/A donde 1 Wb/A m= 1 T m/A y a es el radio de las bobinas y coincide también con la distancia entre ellas que es igual a 15,0 cm. Los demás conceptos físicos que intervienen son:

[pic 4]

Que representa la fuerza magnética que siente cada electrón del haz donde “e” es la carga del electrón, v es su velocidad y B es el campo magnético que siente el
electrón generado por las bobinas. Thomson no conocía el valor de “e” ni la masa “m” del electrón. Para fines de que se calcule la desviación de la relación de e/m encontrada experimentalmente, con un valor teórico conocido, puede tomar como referencia el valor de e= 1,6 ×10-19 C y el valor de m= 9,1 ×10-31 kg. 

Así mismo, otro concepto necesario para la comprensión del análisis es el plasmado en la 2a Ley de Newton para movimiento circular que dice:

[pic 5]

Donde m, v y r fueron mencionadas anteriormente. Aplicando procedimientos algebraicos a las relaciones ya descritas, se puede llegar a otra expresión un poco más extensa de la relación e/m, la cual es

[pic 6]

PROCEDIMIENTO

Se procede a tomar una pareja de datos, fijando un valor de corriente I que fluya por las bobinas, procurando que esté entre el rango permitido por el montaje.