Practica DE Laboratorio PDF

Preview

Summary

Pre-informe relacion carga masa ...

Description

PRACTICA DE LABORATORIO # 8 “RELACIÓN CARGA-MASA”

ELABORADO POR: Karen Ximena Villarraga Cárdenas-5800339

PROFESOR: Javier Mauricio Vega Torres

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA INDUSTRIAL FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO BMED LAB 3 CAJICA 26-10-2020

OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL: 

Determinar experimentalmente la relación carga –masa para el electrón.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:   

Entender la expresión del campo magnético debido a una bobina de Helmholtz. Observar experimentalmente el comportamiento de partículas cargadas eléctricamente dentro de campos magnéticos. Determinar experimentalmente mediante el uso adecuado del montaje que incluye la bobina de Helmholtz, la relación carga masa para el electrón.

PROCEDIMIENTO Procedimiento experimental. 

 

El montaje para esta práctica será realizado previamente por los laboratoristas debido al grado de dificultad de este y los cuidados extremos con la fuente de alto voltaje y de corriente. El docente realizará la práctica en forma demostrativa indicando los pasos, recomendaciones y medidas de seguridad a seguir. A continuación el grupo de estudiantes tomará varias mediciones del radio de la trayectoria del haz de electrones variando voltajes y dejando la corriente constante, o dejando el voltaje constante y variando la corriente. Con estos datos se calcula el valor experimental de la relación carga masa del electrón y se comparan los resultados con el valor teórico de esta relación.

MARCO TEORICO 1. Fuerza magnética sobre partículas cargadas eléctricamente en movimiento dentro de campos magnéticos. na partícula cargada que está en una región donde hay un campo eléctrico, experimenta una fuerza igual al producto de su carga por la intensidad del campo eléctrico  

Si la carga es positiva, experimenta una fuerza en el sentido del campo Si la carga es negativa, experimenta una fuerza en sentido contrario al campo.

Si el campo es uniforme, la fuerza es constante y también lo es, la aceleración. Aplicando las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, obtenemos la velocidad de la partícula en cualquier instante o después de haberse desplazado una determinada distancia

Aplicamos el principio de conservación de la energía, ya que el campo eléctrico es conservativo. La energía potencial q(V'-V) se transforma en energía cinética. Siendo V'-V la diferencia de potencial existente entre dos puntos distantes x. En un campo eléctrico uniforme V'-V=Ex.

2. Describir la trayectoria y el tipo de movimiento que adquieren partículas cargadas que se mueven dentro de campos magnéticos uniformes.

Las trayectorias de las partículas cargadas en un campo magnético van a depender de las fuerzas que actúan sobre ellas como consecuencia de la interacción con el campo. La fuerza sobre un cuerpo cargado que se desplaza en un campo magnético será siempre “para un lado”, es decir, la fuerza será perpendicular a la dirección del movimiento en cada instante. Por lo tanto, la fuerza magnética no cambia la celeridad (la rapidez) del cuerpo cargado, esto es, en cada momento el campo actúa cambiando la dirección del vector velocidad, pero no su magnitud. Si el cuerpo cargado se mueve exactamente en la perpendicular a un campo magnético

uniforme sufrirá un empuje lateral uniforme y el cuerpo se moverá circularmente en un plano perpendicular a la dirección del campo magnético. Si B es lo suficientemente intenso, la partícula cargada quedará atrapada en una órbita circular.

3. Definir claramente en concepto de electrón-voltio.

El electronvoltio (símbolo eV) es una unidad de energía que representa la variación de energía que experimenta un electrón al moverse desde un punto de potencial Va hasta un punto de potencial Vb cuando la diferencia Vba = Vb-Va = 1 V, es decir, cuando la diferencia de potencial del campo eléctrico es de 1 voltio. Su valor es 1.602 176 634 × 10−19 J1 4. Recordar los conceptos de potencial y energía potencial eléctrica

Energía potencial: La energía potencial es la energía mecánica asociada a la localización de un cuerpo dentro de un campo de fuerza (gravitatoria, electrostática, etc.) o a la existencia de un campo de fuerza en el interior de un cuerpo (energía elástica). La energía potencial de un cuerpo es una consecuencia de que el sistema de fuerzas que actúa sobre el mismo sea conservativo. Independientemente de la fuerza que la origine, la energía potencial que posee el sistema físico representa la energía "almacenada" en virtud de su posición y/o configuración, por contraposición con la energía cinética que tiene y que representa su energía debido al movimiento.

Energía eléctrica: De forma habitual, estas cargas eléctricas negativas (electrones) se mueven a través del conductor eléctrico. Normalmente el conductor es de un material metálico debido a que disponen de mayor cantidad de electrones libres. Las cargas eléctricas que se desplazan a través del conductor forman parte de los átomos de las sustancias del propio conductor. En general, un átomo tiene carga neutra. Esto significa que tiene el mismo número de cargas positivas (protones) que negativas (neutrones). Sin embargo, algunos átomos tienen carga eléctrica: son los iones 5. Consultar cómo obtener teóricamente la expresión que relaciona l carga y masa del electrón (http://www.uv.es/inecfis/QPhVL/p3/p3_intro.html) , en las condiciones dadas del montaje experimental entendiendo que me representa cada una de las variables en la

expresión que se indica a continuación:

Utilizando:

Llegamos a:

en C/kg, siendo U la diferencia de potencial aplicada al electrón, r el radio de curvatura de la trayectoria del electrón e I la intensidad de corriente que circula por las bobinas. 6. Necesariamente demuestre que las siguientes expresiones para el campo magnético debido a la bobina de Helmholtz son equivalentes y mediante un análisis dimensional utilizando el sistema S.I muestre que las unidades obtenidas para el campo magnético son Teslas.

BOBINAS DE HELMHOLTZ

Una técnica de laboratorio útil para conseguir un campo magnético bastante uniforme es usar un par de bobinas circulares sobre un eje común con corrientes iguales fluyendo en el mismo sentido. Para un radio de bobina dada, se puede calcular la separación necesaria para conseguir el más uniforme campo central. Esta separación es igual al radio de las bobinas. Abajo se ilustra las líneas de campo magnético para esta geometría.

Se puede calcular el campo magnético sobre la línea central de un bucle de corriente a partir de la ley Biot-Savart. El campo magnético de los dos bucles de la disposición de bobinas de Helmholtz, se puede obtener superponiendo los dos campos constituyentes.

Campo creado por una bobina: Sea una bobina con N espiras tal que por cada una de ellas circula una corriente I. El campo magnético creado por un elemento de longitud de corriente de una espira en un punto de observación viene dado por:

Siendo

un vector desde el punto de observación hasta el elemento

de la espira. A lo

largo del eje de la espira, que consideraremos como eje Z, la suma de los campos (

y

en general) creados por dos elementos diagonalmente opuestos

y

en general), sólo tiene componente z:

y y

(

BIBLIOGRAFIA:     



SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 2. Undécima Edición.Editorial Addison Wesley longman. México 2004. https://culturacientifica.com/2016/05/31/trayectorias-las-particulas-cargadas-campomagnetico/ http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/magnetico/movimiento/movimiento.html https://es.wikipedia.org/wiki/Electronvoltio#:~:text=El%20electronvoltio%20(s %C3%ADmbolo%20eV)%20es,el%C3%A9ctrico%20es%20de%201%20voltio. https://energia-nuclear.net/energia/energia-electrica#:~:text=La%20energ%C3%ADa%20el %C3%A9ctrica%20es%20el,el%C3%A9ctrico%20obtenemos%20una%20corriente%20el %C3%A9ctrica. http://www.uv.es/inecfis/QPhVL/p3/p3_intro.html...