DEFLEXION MAGENTICA DE ELECTRONES

RESUMEN

En esta práctica se estudió el comportamiento de los electrones bajo la acción de campos magnéticos uniformes. En ella se observó que cuando un haz de electrones es colocado entre un campo magnético constante creado por un par de bobinas, se produce una desviación en el sentido del mismo (desviación vertical).

Este laboratorio en definitiva estudió el movimiento o desviación de un determinado haz de electrones; para esto se tomaron en cuenta los diferentes factores que actúan en la deflexión de los electrones y se observó como respondieron a una variación en los voltajes aplicados (acelerador y deflector); medidos directamente en la práctica realizada.

Finalmente se obtuvo un valor de la constante K no muy lejano al valor real de esta; lo cual nos permitió asociar la parte experimental con la parte teórica de la práctica y determinar así que estuvimos relativamente cercanos a los resultados esperados.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

La practica realizada fue bastante similar (guardando las diferencias) a la Deflexión eléctrica de electrones.

Lo primero que se hizo después de haber conectado debidamente el sistema fue conectar las bobinas de la forma como se especifica en la guía de modo tal que el campo magnético quedara en una sola dirección de acuerdo a la regla de la mano derecha. Luego escogimos un voltaje acelerador Va (513v) y enfocamos el haz de electrones sobre la pantalla del TRC.

Dejando Va constante, aumentamos el voltaje deflector Vs, medimos la deflexión o desviación vertical D (en metros) y tomamos 5 pares de datos diferentes.

Regresamos el potencial deflector a cero y ahora tomamos la corriente del circuito inversa para desviar el haz de electrones en el sentido contrario. Aumentamos de nuevo el potencial deflector y medimos la desviación correspondiente 5 veces más.

Cambiamos el voltaje acelerador a un valor Va’ diferente mas o menos en 100 voltios al valor del paso anterior (400 V) y repetimos el procedimiento anterior de la toma de datos.Finalmente, repetimos todo otra vez para un nuevo valor Va’’(606v). TABLA DE DATOS

Va=513v Va'=400v Va''=606v

D(m) Vs(vol) DVa½ D(m) Vs(vo

l)DVa½ D(m) Vs(vol) DVa½

-0,038 -6,240 -0,861 -0,042 -6,060 -0,840 -0,025 -5,410 -0,615-0,029 -5,230 -0,657 -0,037 -5,560 -0,740 -0,020 -4,760 -0,492

-0,022 -4,280 -0,498 -0,021 -3,910 -0,420 -0,013 -3,620 -0,320-0,009 -1,880 -0,204 -0,010 -2,400 -0,200 -0,008 -2,430 -0,197-0,005 -1,400 -0,113 -0,006 -1,270 -0,120 -0,002 -1,380 -0,0490,010 2,000 0,226 0,008 1,200 0,160 0,007 2,040 0,1720,013 2,420 0,294 0,018 2,800 0,360 0,011 2,740 0,2710,017 3,040 0,385 0,020 3,110 0,400 0,013 3,190 0,3200,019 3,560 0,430 0,029 4,080 0,580 0,021 4,340 0,5170,023 4,050 0,521 0,035 4,590 0,700 0,025 5,010 0,615m1 K1 m2 K2 m3 K3

0,00558 0,13 0,00667 0,133487 0,004 0,10696

ANALISIS

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

D vs Vs (Para Va, Va', Va'')

Va

Va'

Va''

Vs(voltios)

D(m

)

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

D vs Vs (Para Va, Va', Va'')

Va

Linear (Va)

Va'

Linear (Va')

Va''

Linear (Va'')

Vs(voltios)

D(m

)

En las anteriores graficas podemos observar que las curvas asumen valores muy similares en regiones céntricas mientras que hacia los extremos tienden a variar un poco mas; esto probablemente se deba a que el recorrido de los electrones se ve afectado por el campo magnético terrestre.

Al aumentar el voltaje de las bobinas Vs (o voltaje deflector) la desviación se hace mayor puesto que la fuerza magnética es proporcional al mismo y, además, como la

Fuerza magnética es perpendicular al vector velocidad de los electrones (v) y al vector intensidad de campo magnético (B), la deflexión se orientó hacia arriba cuando el campo se dirigía a la derecha, y se orientó hacía abajo cuando el campo se dirigía a la izquierda, es decir; el vector velocidad siempre se orientó en sentido normal o perpendicular al plano (v, B).

-8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Va½D vs Vs

Va

Va''

Va''

Vs(voltios)

VaD

(v*m

)

Se debe tener en cuenta que las pendientes de la grafica Va½D vs Vs (para va, va’, va’’) corresponden a los valores experimetales de la constante K debido a la ecuación:

D = KVs/(Va) ½

Por lo que se obtuvo entonces que: K1 = 0,130; K2 = 0,133 K3 = 0,107 Como el valor de K es una constante en todo el experimento porque depende de parámetros que no se alteraron durante la práctica (por ejemplo numero de espiras, resistencia de las bobinas…) podemos determinar que tan acertados estuvimos en la práctica comparando el valor de la K teórica con el de las K experimentales obtenidas.

Ahora, por las ecuaciones planteadas en la guía de laboratorio sabemos que el valor teórico de la constante K esta dado por la siguiente expresión:

K= (L*e*µo*N)/(2*m*Rs*√(2e/m)) donde L = 0,01m e=1.602176462*10-19

0 = 1.256637061*10-6 m=9.10938188*10-31

R = 62.5 N = 3400

Kteorica = 0,1013618

Se debe hallar los porcentajes de error mediante la formula:

= (= (valor teórico o verdadero – valor experimental)valor teórico o verdadero – valor experimental) x 100 x 100Valor teórico o verdaderoValor teórico o verdadero

Para Va: %error = 24,6284 % Para Va’: % error = 31,6936 %

Para Va’’; % error = 5,51891 %.

Tambien es bueno saber que: K = m RAIZ(Va); lo cual nos muestra que los valores de estas pendientes también coinciden de cierta forma con la teoría y por lo tanto están directamente relacionadas con los valores de la constante K.

Finalmente podemos decir que la mejor gráfica o la que mas se nos ajusta al modelo teórico es la descrita por el voltaje acelerador Va’’(606v) pues su pendiente es la que menor margen de error tiene.

CAUSAS DE ERROR

El haz de electrones mostrado sobre la pantalla fluorescente cambiaba su ubicación de acuerdo desde el punto donde se le mirase, por eso fue muy importante mirarlo siempre al frente teniendo como referencia el origen de coordenadas que se tenia en la pantalla. El no tener en cuenta este error a la hora de hacer las mediciones genera un error mayor en la distancia medida para una deflexión; además el diámetro del punto o mancha era considerablemente grande.

Cuando se habla de un tubo de rayos catódicos se piensa que este se encuentra fuera de todo campo magnético externo para que los electrones no reciban la acción de otras fuerzas que puedan desviarlo respecto del campo generado por las bobinas. Cuando se trabaja en el laboratorio esto se nota ya que el campo magnético que genera tanto el planeta Tierra como los demás equipos presentes pueden desviar el haz de luz de su centro; lo cual puede representar cierto factor de error.

CONCLUSIONES.

El campo magnético generado por una corriente eléctrica que circula en las bobinas es directamente proporcional a la deflexión mientras el voltaje acelerador de estas se mantiene constante, y esto lo pudimos observar en la práctica cuando dejábamos Va constante y variábamos el voltaje de las bobinas y observamos la deflexión que surgía tomando mediciones con respecto al origen.

De acuerdo con nuestros datos experimentales y % de error, podemos decir que los resultados obtenidos están dentro de unos parámetros relativamente aceptables de confiabilidad; esto teniendo en cuenta las dificultades de las tomas de datos.

El voltaje aplicado en las bobinas es directamente proporcional a la corriente que circula por ellas, que es en últimas la causa del campo magnético.

La dirección de la desviación del haz de electrones varía dependiendo de la dirección de la corriente eléctrica que circula por las bobinas.