7/28/2019 Carga Especifica Del Electron y Lineas de Fuerza y Equipotenciles

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CARGA ESPECIFICA DEL ELECTRON Y LINEAS DE FUERZA YEQUIPOTENCIALES

OBJETIVOS

Observar la desviacin de los electrones en un campo magntico dentro

de una rbita circular.

Determinar el campo magntico B como una funcin del potencial de

aclaracin U de los electrones en un radio constante r.

Calcular la carga especifica del electrn.

Verificar las lneas de campo de las diferentes disposiciones de

electrodos.

MARCO TEORICO

CARGA ESPECFICA DEL ELECTRON

La carga especfica del electrn, e/m, puede obtenerse a partir de las

desviaciones que sufre un haz de electrones sometido a la accin de camposelctricos y magnticos producidos con un montaje experimental adecuado(dispositivo de Thomson) .El valore/m = -1, 758 820 174 1011 Ckg-1 es el ms preciso proporcionadopor la bibliografa .

Un electrn de carga e , que se mueve con velocidad dentro de un campo

magntico , seencuentra sometido a una fuerza F(fuerza de Lorentz), que esperpendicular en cada instanteal plano que contiene al campo y a la velocidad:

F= ev * B= e v B sen

donde es el ngulo formado por los vectores y

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Esta fuerza imprime al electrn un movimiento de rotacin. Si el campomagntico es uniforme y estacionario, la trayectoria del electrn ser helicoidal.Si adems la velocidad y el campo magntico son perpendiculares (sen=1), elelectrn describir una circunferencia, de radio R, con una velocidad tangencialv.

El equilibrio entre la fuerza magntica (evB) y la fuerza centrfuga (mev2/R),nos permite calcular la relacin carga masa:

me v2 / R = e v B

De donde se deduce:

e/ m e = V / B.R

Esta ltima expresin permite hallar el cociente carga/masa del electrn (y engeneral el de cualquier partcula cargada) midiendo el radio de la trayectoriadescrita por ste cuando entra en un campo magntico B con velocidad vperpendicular al mismo. La primera medida de esta magnitud la realiz J.J.Thomson en 1897.

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DE FLUJO

Para calcular el campo B hemos de tener en cuenta que las bobinas deHelmholtz nos van a proporcionar un campo magntico que es homogneo,dado que ambos conductores tienen elmismo radio (r) y el mismo nmero deespiras (n), con sus centros en un eje comn y separados por una distanciaigual a su radio y adems pasa por ellos una intensidad de corriente idntica(I).

Por tanto en la regin situada entre ambas bobinas, el campo creado por las

dos bobinas conectadas en serie (cada una con n espiras circulares) a una

distancia x=r/2 en su eje es:

DETERMINACIN DE LA CARGA ESPECFICA

La energa E de una carga dentro de un campo con una diferencia de potencialV de aceleracin entre ctodo y nodo, E=eV, ser igual, por el principio de

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conservacin de la energa, a la energa cintica de dicha carga. As, para elcaso de un electrn, podemos conocer la velocidad a la que ste entra en uncampo magntico mediante la expresin:

me v^2 = e. V

y sustituyendo:

e/ m e = 2v/(B.R)^2

CAMPO ELECTRICOUn campo es cualquier regin del espacio cuyos puntos estn caracterizadospor el valor de una variable fsica.

La existencia del campo elctrico vectorial se propone para explicar la atraccin

entre cargas elctricas de signos distintos, o el rechazo entre cargas del mismosigno, an cuando no hay contacto fsico entre ellas. Este fenmeno se conocecomo accin a distancia y nos resulta familiar en la interaccin entre imanes. Laatraccin gravitatoria tambin es un fenmeno de accin a distancia ya queafecta a los cuerpos celestes aun cuando estos no estn en contacto. En elcaso electrosttico, se asume que la carga positiva es una fuente de campoelctrico, es decir, la carga positiva es el origen del campo elctrico mientrasque la carga negativa es el desage de campo elctrico, o el sitio en el cualterminan las lneas de fuerza que empezaron en alguna carga positiva.

Para definir el campo elctrico, E, necesitamos una carga de prueba q0,suficientemente pequea. La colocamos en cualquier punto alrededor de lacarga cuyo campo elctrico deseamos medir. Como la carga de prueba es muypequea, su propio campo elctrico se considera insignificante frente al quevamos a medir. La carga de prueba debe ser positiva. Al ser colocada en lavecindad de otra carga va a sufrir una fuerza, F, cuya direccin es la mismaque la del campo en ese punto. La magnitud del campo elctrico es el resultadode dividir la fuerza entre q0, es decir,

E = F/ qo

LNEAS DE FUERZA

Son lneas imaginarias que representan la trayectoria de una partcula cargada

si es que fuese colocada en algn campo elctrico.

Las lneas de fuerza presentan las siguientes caractersticas:

Las lneas de fuerza comienzan en las cargas positivas y terminan en las

negativas.

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La densidad de lneas es proporcional al valordel campo.

No existe interseccin entre las lneas de fuerza resultantes.

La tangente a la lnea en cualquier punto es paralela a la direccin del campo

elctrico en ese punto.

La forma de las lneas de fuerza depende exclusivamente de la distribucin de

carga.

CURVAS EQUIPOTENCIALES

Los conceptos mencionados anteriormente son muy importantes para

reconocer las superficies equipotenciales. La distribucin del potencial elctrico

en una cierta regin donde existe un campo elctrico puede representarse de

manera grafica mediante superficies equipotenciales.

Una curva o superficie equipotencial es el lugar geomtrico de los puntos de

igual potencial, donde se cumple que el potencial elctrico generado por alguna

distribucin de carga o carga puntual es constante.

Si el potencial elctrico es constante, la diferencia de potencial se define de la

siguiente manera.

Si V=VB-VA pero VB = VA , entonces VB-VA = VB-VB = 0

Como q no es cero, el producto escalar de los vectores F y dres cero:

F.dr=0. en otras palabras se puede afirmar lo siguiente:

VAB = = 0

Como dr pertenece a la superficie equipotencial, por lgebra vectorial seconcluye F es ortogonal a dr, de aqu se puede determinar que las lneas de

http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/exal/exal.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/exal/exal.shtml

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fuerza siempre son perpendiculares a las superficies equipotenciales y como el

campo elctrico E es paralelo a la fuerza elctrica, se puede concluir tambin

que el campo elctrico tambin es perpendicular a una superficie equipotencial,

tambin se puede concluir que el trabajo requerido para llevar a una carga de

un sitio A a un sitio B (siendo A y B pertenecientes a la equipotencial) es cero.

Por otra parte se puede afirmar que la superficie equipotencial que pasa por

cualquier punto es perpendicular a la direccin del campo elctrico en ese

punto. Esta conclusin es muy lgica puesto que si se afirmo lo contrario,

entonces el campo tendra una componente a lo largo de la superficie y comoconsecuencia se tendra que realizar trabajo contra las fuerzas elctricas con la

finalidad de mover una carga en la direccin de dicha componente.

Finalmente las lneas de fuerzas y las superficies equipotenciales forman una

red de lneas y superficies perpendiculares entre si. En general las lneas de

fuerzas de un campo son curvas y las equipotenciales son superficies curvas.

Podemos afirmar asimismo, que todas las cargas que estn en reposo e un

conductor, entonces la superficie del conductor siempre ser una superficie

equipotencial.

http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/logica-metodologia/logica-metodologia.shtmlhttp://www.monografias.com/Computacion/Redes/http://www.monografias.com/Computacion/Redes/http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/logica-metodologia/logica-metodologia.shtmlhttp://www.monografias.com/Computacion/Redes/http://www.monografias.com/Computacion/Redes/

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En el dibujo, como se puede apreciar, las lneas de fuerza, las de colorazul son

perpendiculares a las curvas equipotenciales denotadas de color verde, en este

caso generadas por una carga positiva.

LISTA DE MATERIALES

Tubo de rayo electrnico filiforme(bombona)

Fuente de potencia DC de 0500V

Fuente de potencia DC de 020V

Fuente de 25 KV

2 Conectores de seguridad, 25cm

3 Conectores de seguridad, 50cm

4 Conectores de seguridad, 100cm Recipiente indicador cerrado (9cm ) con aceite, arena y barrita de

agitacin.

Placas impresas con cortes de electrodos de material conductor ;

con hembrillas de 4mm para conectar la alta tensin.

Bloque de conservacin.

Cable rojo.

Cable de alta tensin.

Proyector de acetatos.

PROCEDIMIENTO

MONTAJE Y EJECUCION DEL EXPERIMENTO

a. Carga especifica del electrn.

Reducir el potencial de aceleracin u de etapas 10v hasta 200v yescoger la corriente de la bobina I.

Observe las diferentes reacciones del haz de electrones cuandose varia la corriente de la bobinas y cuando se le acerca a uniman.

Recuerde que este proceso se debe realizar en un ambienteoscuro para detallar bien las variaciones de los electrones.

b. Lneas de fuerza y lneas equipotenciales.

http://www.monografias.com/trabajos13/histarte/histarte.shtml#ORIGENhttp://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/histarte/histarte.shtml#ORIGENhttp://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtml

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Antes de cada experimento distribuir arena en el recipiente indicador

agitndolo fuertemente.

Sobre el retroproyector colocar una de las placas con electrodos.

Observar la diferencia con cada electrodos

Conectar la fuente de alimentacin de alta tensin.

Procurar un ambiente oscuro para una mejor visualizacin.

BIBLIOGRAFIA SERWAY, Raymond. FISICA tomo II , quinta edicin. Ed Mc Graw Hill.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/espira/

espira.html

http://www.fisica-

facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/espira/espira.htmlhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/espira/espira.htmlhttp://www.fisica-facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htmhttp://www.fisica-facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htmhttp://www.fisica-facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htmhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/espira/espira.htmlhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_magnetico/espira/espira.htmlhttp://www.fisica-facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htmhttp://www.fisica-facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htmhttp://www.fisica-facil.com/Temario/Electromagnetismo/Teorico/Fuentesdecampomagnetico/Centro.htm