laboratorio Relacion Carga Masa

7/26/2019 laboratorio Relacion Carga Masa

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RELACIN CARGA / MASA (E/M)

Presentado por:

Carlos Germn Corts (2014246013)

Juan Uribe Bravo (2013246066)

Laura Restreo Rui! (201324604")

#te$ania %ovar &uimba'o (2013246064)

Presentado a:Jos raniso *ala+on #uare!

Laboratorio de Fsica Moderna

Departamento de Fsica

Universidad Pedaggica Nacional

2015-


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RESUMEN

#e reali!, una rtia -e laboratorio -on-e se -esarroll, el e.erimento -e J/J

%omson el ual es elabora-o a $inales -el si+lo / #e emle, el montae ue

osee la universi-a- -on-e la -i$erenia on reseto al ori+inal es ue l tuvo -e

ra'os at,-ios o tuvo -e -esar+as ue utili!aba %omson5 es reemla!a-o or una

es$era -e vi-rio ue imita la $uni,n -e este5 -e i+ual $orma se one un amo

eltrio en oosii,n -e un amo ma+ntio5 re+uln-ose ara ue no ubiese

-esviai,n -e los ra'os at,-ios o los ue se evi-enian -entro -e la amolla5

sabien-o ue esto solo ourre uan-o la $uer!a -e ambos amos es i+ual5 -e esta

$orma %omson -etermina la relai,n ar+amasa5 as7 mismo nosotros tambin

tenemos omo obetivo o-er evi-eniar el $en,meno5 ara o-er onsumar los

mismos resulta-os ' anlisis ro-ui-os or %omson aera -e la relai,nar+a8masa/

INTRODUCCIN

9l aarato e /m (ar+a masa) rooriona un mto-o simle ara me-ir e /m 5

la relai,n -e ar+a masa -el eletr,n/ 9l mto-o es similar al utili!a-o or J/J/%omson en 1":;/ Un a! -e eletrones es aelera-o a travs -e una -i$erenia -e

otenial onoi-a5 or lo ue se onoe la veloi-a- -e los eletrones/ Un ar -e

bobinas -e


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?eterminar la relai,n ar+a 8masa ( 8e) -e un eletr,n 5 a artir -e las me-i-as -e

los ra-ios -e urvatura -e un a! -e eletrones ro-ui-o or la -i$erenia -e

otenial ' un amo ma+ntio/

OBEJETIVOS SECUNDARIOS

?eterminar la veloi-a- -el a! -e eletrones me-iante ' amo eltrio ' otro

ma+ntio eren-iulares entre si en -irei,n -el a!

CONTEXTO HISTORICO

?esus -e la aarii,n -e bastantes teor7as -e sobre orrientes eltrias5 amos

eltrios5 lle+a *a.@ell on sus euaiones uni$ia-oras -e amos aien-o ue la

eletrii-a- -een-iera -el ma+netismo ' -e $orma re7roa el ma+netismo

-een-iera -e la eletrii-a-/ Las aliaiones -e estas euaiones en la in-ustria

rean -i$erentes aaratos ara aer ms ri-o el roeso -e ro-ui,n ' -e

manera sistemtia5 -esla!an-o la mano -e obra/ >aralelamente emie!a la

observai,n -e $en,menos a los ules sin el avane -el estu-io -e

eletroma+netismo no se le o-7a -ar e.liai,n ra!onable (entre ellos el $un-amento

-e este trabao) el eo -el ue al oner en ontato isas -e una muina on

+ases enrarei-os estas saltan ms ri-o -e lo normal/ 9n 1;4" Aatson observa ue

estas isas ro-uen un aro -e $lama -entro -el +as enrarei-o/ ?esus lle+aara-a' e intro-ue una orriente on +as enrarei-o en su interior ' observa una

luminisenia urura ue iba -es-e el no-o asta el to-o/ 9l to-o estaba

ro-ea-o or un alo ' ab7a una re+i,n osura entre este ' la luminisenia -es-e

entones esa re+i,n osura se llama Re+i,n osura -e ara-a'/

9n 1" Geissler invento una bomba ue utili!aba omo embolo una olumna -e

merurio5 esto on el $in -e alan!ar resiones muo menores a la -e 100 aos

anteriores en el interior -e los tubos/ 9n 1"" >luDer allo ue la re+i,n osura -e

ara-a' se ae menor on$orme es menor la resi,n -el aire -e i+ual manera

observo ue el alo ue ro-ea al to-o tien-e a se+uir las l7neas -e $uer!a -e amo

omo si ue el alo ue ro-ea al to-o tien-e a se+uir las l7neas -e $uer!a -e amoomo si estuviera $orma-o -e eueas a-enas $le.ibles ata-as al e.tremo -el

to-o/ 9n 1"6" luDer oloo un obeto soli-o entre el alo ' el

to-o/ Ebservo ue este ro-ue una sombra omo si el alo $uera ro-ui-o en el

vi-rio or los ra'os ue este ro-ue una sombra omo si el alo $uera ro-ui-o en

el vi-rio or los ra'os roe-entes en l7nea reta -el to-o/

>luDer '


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/ Los ra'os son -esvia-os or un amo ma+ntio/

-/ Un ontemorneo -e estos5 9u+en Gol-stein5 -e i+ual manera -emuestra ueF

e/ >or lo +eneral5 los ra'os se emiten eren-iularmente a la suer$iie -el to-o

$/ Las roie-a-es -e los ra'os son in-een-ientes -e la naturale!a -el to-o

+/ Los ra'os ue-en ro-uir reaiones u7mias/

9n 1";:5 #ir Ailliam CrooDes tambin -emuestra ueF Los ra'os areen eerer una

ierta $uer!a o transortan imulso/ >ara esto utili!, una rue-a -e asas -e vi-rio ' la

oloo en el amino -e los ra'os at,-ios (nombra-os as7 orue se ori+inan en el

to-o)/

artir -e este e.erimento el $7sio J/ J/ %omson su+iri, ue el movimiento se -eb7a

al e$eto ra-iomtrio o sea ue se alientan las asas -e la rue-a or los ra'os ' oronseuente la -i$erenia -e imulso entre las molulas -e +as -e los la-os -e las

asas (la-os alenta-os ' los no alenta-os)/

CrooDes -e i+ual manera su+iri, ue los ra'os eran un torrente -e molulas/ >ara el

las molulas -el +as -el tubo reo+7an una ar+a ne+ativa en el to-o/ 9ntones

serian reeli-as or el to-o ' sal-r7an -isara-as5 oar7an on otras molulas '

esto ro-uir7a la luminisenia/ Con esta roosii,n solo ue-aba un roblema en la

$rontera -e la re+i,n osura5 -on-e el mar+en luminoso one -e mani$iesto la ener+7a

-e las olisiones/

9l mo-elo -e CrooDes emie!a a ser ataa-o or -istintos $7sios omo >/G/ %ait ue

aia realar ueH si los ra'os son molulas a +ran veloi-a-5 -eber7an mostrar un

orrimiento or el e$eto ?oler5 aia lon+itu-es -e on-a ma'ores o menores -e la

ue emitir7an or-inariamente -a-o ue este alia ara $uentes -e lu! o soni-o/ Las

on-as -e lu! viaan muo ms ri-o ue las -el soni-o5 ero el orrimiento ?oler

en las lon+itu-es -e on-as -e las l7neas esetrales -el torrente -e molulas -e

CrooDes -eber7a ser observable ero no se allaron lo ual in-ia ue las molulas

no se mueven tan ri-o/

9n lemania5 Aie-emann5 Gol-stern ' ue-en aer ue el vi-rio $luore!a/

4/ Io son -esvia-as or un amo ma+ntio/

/ #on emiti-as en to-as -ireiones or una suer$iie/

6/ #us roie-a-es son bastante in-een-ientes -e la naturale!a -e la $uente/

;5 >ue-en transortar ener+7a/


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"/ >ue-en eerer una $uer!a/

?e las uales tiene -i$iulta-es on las roie-a-es 4/ ' / en su -emostrai,n -e los

ra'os at,-ios omo on-a eletroma+ntia 'a ue era sabi-o ue los amos

ma+ntios eran aaes -e alterar -e al+una manera el omortamiento -e lason-as -e lu! en iertos me-ios/ >or onsi+uiente se tienen -os mo-elos ostula-os

ara estu-iar ,mo se omortan los ra'os5 or un la-o el mo-elo -e CrooDes ue

sosten7a el mo-elo -e las art7ulas5 or el otro el -e los ient7$ios lemanes -e los

ra'os omo on-a eletroma+ntia/

Gol-stern en -esauer-o on CrooDes reali!a m=ltiles e.erimentos ue se basan en

tomar un tubo -e ra'os at,-ios -e asi un metro -e lon+itu- ' lo trato -e aislar lo

ue ms u-o -e los +ases enrarei-os5 as7 onsi+ui, ue la resi,n en el tubo $uera

mu' euea5 ' observo ue los ra'os at,-ios bao esas onsi-eraiones reorr7an

una -istania muo ma'or -e la ue -eb7an reorrer5 ' su veloi-a- era muo

menor ue la ue se lanteaba en el mo-elo -e CrooDes/

9l $7sio in+les rtur #uster 9n 1""4 ar+umenta ue la lu! ue emite en el reorri-o

el ra'o at,-io se -ebe al ontato -e las art7ulas -el ra'o en movimiento ' las

molulas -el +as en esta-o estaionario5 onsi+ue re$utar5 ue los ra'os at,-ios no

se omortan omo on-a 'a ue no a' un e$eto -oler (ambio en la $reuenia -e

una on-a) observable/ #uster re7a ue los ra'os estaban omuestos -e art7ulas

-e ar+a ne+ativa ue se mov7an a +ran-es veloi-a-es5 entran-o en ontra-ii,n al

mo-elo -e CrooDes ue se basaba en ue el ra'o at,-io al oar on las

molulas -e +as en esta-o estaionario se ar+aban ne+ativamente/

?es-e el unto -e vista lsio uan-o se libera un a! -e art7ulas ar+a-as en

resenia -e un amo eltrio o ma+ntio se ve someti-o a -istintas le'es -e laeletro-inmia5 entre ellas la le' -e Loren!F

?es-e el unto -e vista lsio uan-o se libera un a! -e art7ulas ar+a-as en

resenia -e un amo eltrio o ma+ntio se ve someti-o a -istintas le'es -e la

eletro-inmia5 entre ellas la le' -e Loren!F

Fm=q (vxB)

9sta le' -ie ue una art7ula toma-a -el a! on una ar+a -etermina-a ' on una

veloi-a-5 va a verse someti-a a una $uer!a -e -esviai,nH a-ems -e esto al reali!ar

la rtia e.erimental5 omo el amo va en -irei,n eren-iular a la -el

movimiento -e la art7ula se ue-e observar ue a me-i-a ue se alan!a una

-i$erenia -e voltae ma'or en el interior -el tubo5 el a! -e art7ulas va a eme!ar a

urvarse5 -e auer-o a esto se ue-e in$erir ue el amo ma+ntio +enera una

$uer!a entr7eta a a-a art7ulaK la ual sin omliai,n al+una se ue-e usar

-es-e su arte lsiaF

Fc=m v

2

r

La -isuta ient7$ia entre los $7sios lemanes ' su mo-elo -e on-a ontra los $7siosn+leses ' su rouesta -e art7ulas rovoa ue el $7sio e.erimental


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reali!ara m=ltiles e.erimentos on el $in -e -emostrar la verai-a- te,ria -el

mo-elo -e on-a -e sus omatriotas lemanes/ 9n su rimera investi+ai,n errin lo+ra rerear el e.erimento -e


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e.itan ' emiten lu!5 on lo ue in-iretamente muestran ue la tra'etoria ue si+uen

los eletrones es irular/ 9l ra-io -e la tra'etoria ue-e entones me-irse

-iretamente on una re+la/ ?a-o ue el voltae -e aelerai,n V -e la istola -e

eletrones ' el amo ma+ntio B se onoen5 es osible alular la ar+a

ese7$ia -el eletr,n e /m -e la ra-io -e la tra'etoria irular r /

>ara -eterminar la relai,n ar+a masa se somete un eletr,n a veloi-a- onstante

v en un amo ma+ntio B eren-iular a v /

La $uer!a ma+ntiaFM ue at=a sobre una art7ula ar+a-a movin-ose on

una veloi-a- v en un amo ma+ntio B esta -a-a or la euai,n

FM=q ( v XB)(1)

?ebi-o a ue el a! -e eletrones en este e.erimento es eren-iular al amo

ma+ntio5 la euai,n resulta ser

FM=evB(2)

-on-e e es la ar+a -el eletr,n/

Como los eletrones se mueven en un 7rulo entones e.erimentan una $uer!a

entr7eta

FC=m v

2

r(3 )

?on-e m es la masa -el eletr,n ' r es el ra-io -el movimiento irular/ Ma ue

la =nia $uer!a imortante ue se alia al eletr,n es la $uer!a ma+ntia se i+ualan

las euaiones (2)y (3) :

evB=mv

2

r(4 )

e

m=

v

rB(4 )


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>or otro la-o5 -ebi-o a ue los eletrones se aeleran or el otenial eltrio V

a-uieren una ener+7a intia i+ual a la ar+a multilia-a or el otenial eltrio

eV=1

2 m v2

(5)

v=2eV

m(6)

9l amo ma+ntio +enera-o or los anillos -e


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[e ][m ]

=

[Kg ][m2 ][A ][s3 ]

[Kg2 ] [m2 ][A4 ] [s4 ] [A

2

]

=[A ] [ s ][Kg ]

= [C][Kg ]

ARRE&'O EXERIMENTA'

"o#e!imieno*

>ara reali!ar el e.erimento usaremos un tubo -e ra'os at,-ios5 ue onsta -e un

a,n -e eletrones ' una amolla transarente ue ontiene elio omo +as -e

relleno a una resi,n resi-ual -e 101

Pa 5 ue unto on un ar -e bobinas -e


10/15

-e bobinas -e


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searai,n -e 1 m ' 130 vueltas a-a una/ 9l amo ma+ntio ro-ui-oor las bobinas es roorional a la orriente ue irula or ellas5 umlien-o

B=7.8x104I 5 -on-e el amo ma+ntio ) se sobreentien-e e.resa-o en

%eslas (%) ' la orriente en merios ()/

9) Re%l m:"i#5 situa-a en la arte $rontal -e las bobinas -e


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(5)uente -e alimentai,n -e las bobinas -e


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RESU'TADOS < ANA'ISIS

>roe-emos5 veri$ian-o las one.iones ' aten-ien-o en uenta las reauiones on

reseto al voltae -el tubo -e ra'os at,-ios5 menor a 6/3P/ #e -ei-e re+istrar ino

-atos -e orriente en las bobinas5 ' ara a-a orriente tomamos ino me-i-as -e

ra-io ara ino voltaes resetivamente5 mantenien-o ierta intensi-a- -e orriente

onstante ara a-a aso/

ri"#m$ r e"#m$ r m "#m$ *+*oltios, +!, e/m%1&11"C/'g$

rror

+.,

0=, 25" 254 4450 150 25": 3:525=5 453 35"0 6254 15603 :5"5=9 45; 450 "254 15"6 529=, 51 4560 :250 15"; 105:9=0 5 45" 1025" 15: 1053,=> 250 15:0 2056 152 15;1 1253

0=0 254 2530 2;52 15416 24530=; 25" 256 3250 152 40520=? 350 25" 425" 1540 21545=; 45" 451 "250 15311 34520=? 25: 25"0 4652 154 15111 "565=@ 352 3510 ;51 15120 ;515=5 35; 350 ;454 1514 35;5=? 35: 35"0 ";53 15140 4545= 453 4510 10350 151 254

(a)*a 1/es$ltados


14/15

=1,76x 10

11( e/m )e(e /m )e

X100

9n onseuenia el valor obteni-o ara relai,n ar+a masa $ue -eF

e

m=(1,450,2)x 1011C/Kg

Con un error -e =21,5 5 el ual se -ebe en +ran me-i-a a errores -e aralae/

re"#m$ +"+o*tios$ I"A$

0 2056 152

0=9 2;52

0=> 32

5 425"

9=> "2


15/15

2 2.4 2.8 3 4.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Voltaje vs Radio

CONC'USIONES

9l amo ma+ntio eren-iular a la tra'etoria -el eletr,n -esribe -os

irun$erenias -e -istintos ra-ios/ La me-i-a -e los ra-ios -e urvatura -e la

tra'etoria ara -i$erentes valores -e la ener+7a -e los eletrones ' -i$erentes

valores -e la intensi-a- -e la orriente eltria ue rea el amo ma+ntio

en las bobinas -e

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