INGENIERÍ AQUÍMICA Relación Carga-Masa Yorman Zambrano Silva (1); Doris Mejía (2), Juan Camilo García (3) Laboratorio de Electromagnetismo Facultad de Ingeniería y Arquitectura Universidad de Pamplona INFO Estudiantes de Ingeniería Química e Ingeniería Industrial. (1) [email protected] (2) [email protected] (3) - Palabras claves. Campo Eléctrico, CargaMasa, Bobinas de Helmholtz. Key words Electric Field, charge to mass, Helmholtz coils. R E S U M E N En el presente informe de laboratorio se estudió la interacción entre cargas eléctricas en movimiento y campos magnéticos creados por bobinas de Helmholtz; en ese sentido, se determinó que lo electrones fueron la partícula que emitió el filamento en cuestión que se trabajó en el laboratorio.. A B S T R A C T In this lab report the interaction between moving electric charges and magnetic fields created by Helmholtz coils are studied; in that sense, it was determined that electrons were emitted particle strand in question worked in the laboratory. Históricamente. OBJETIVOS 1. El experimento de Thomson tenía por objeto investigar la naturaleza corpuscular de los rayos catódicos. Los rayos catódicos se obtenían en tubos en los que se había hecho un vacío elevado esto explica que no pudieran ser observados hasta que se desarrollaron eficientes bombas de alto vacío entre dos placas metálicas sometidas a alta tensión.INTRODUCCIÓN La carga específica del electrón e/m. dispuestas según una geometría particular. Mediante este experimento vamos a describir la interacción entre cargas eléctricas en movimiento y campos magnéticos creados por bobinas. denominada geometría Helmholtz. se considera a Thomson como el descubridor del electrón. demostró que la relación e/m obtenida era independiente de los metales que formaban los electrodos dentro del tubo de vacío y de los gases enrarecidos que contenía dicho tubo. aceleradas entre las placas de un condensador mantenido a una alta diferencia de potencial pueden ser desviadas por campos eléctricos homogéneos creados entre las placas de otro condensador o por campos magnéticos homogéneos creados por bobinas por las que circula corriente. seguidamente. Su dispositivo. que esencialmente es el mismo que se utiliza hoy día en este tipo de experiencias. consta de un cañón de electrones (originalmente denominados rayos catódicos) en el que estas partículas emitidas por un metal calentado y. . Dado el carácter universal de las partículas que formaban los rayos catódicos. quien estaba convencido de que los rayos catódicos eran partículas cargadas. puede obtenerse a partir de las desviaciones que sufre un haz de electrones sometido a la acción de campos eléctricos y magnéticos producidos con un montaje experimental adecuado (dispositivo de Thomson). fue Joseph John Thomson quien primero determinó con éxito la razón entre la carga del electrón y su masa e/m. El montaje experimental de Thomson. Observar y describir la interacción entre cargas eléctricas en movimiento y campos magnéticos creados por bobinas. Esquema General Del Experimento . 4. 6. 4. Cables para conexión. Se repitió el procedimiento 1 y 2 para corrientes de 1. Fuente de 6-9 VCD. Fuente de 0-300 VCD. radio y potencial. Se encendió la fuente para el potencial acelerador ajustando inicialmente un voltaje de 200V. 2 A. Se encendió la fuente que calienta el filamento. 260 y 280 V (Tabla 1).8A (Tabla 1). 220.4A y 1. 3. Demostrar el efecto de un campo eléctrico en un rayo de electrones.A. 7. Amperímetro 0-2 A CD. Imagen 1. Con la corriente de 1A se midió el radio de la trayectoria circular del haz electrónico para potenciales de aceleración de 200. 3. se muestra el esquema general del experimento que se realizó: PROCEDIMIENTO 1.2. Voltímetro 0-300 VCD. A continuación. MATERIALES Dispositivo para la medida de la razón q/me Fuente de 6. 2. Se calculó el campo magnético creado por las bobinas de Helmholtz para cada una de las corrientes utilizadas (Tabla 2). Verificar el signo de la carga de los electrones. Se encendió la fuente para las bobinas de Helmholtz en un rango de voltaje entre 6V – 9V ajustándolo inicialmente a una corriente de 1A. 5.3 VCD o C. Determinar qué clase de partícula emite un filamento al calentarse midiendo su relación carga – masa. 240. Se encuentra la relación carga masa (C/Kg) para cada valor de campo magnético. 025 0.035 260 0.79x10-4 t 2 2 r (m ) q/m (C/Kg) B2 =1.42x1010 6.0A r(m) I2= 1.037x109 220 6.08 x1010 .79x10-3 2.0375 280 0.36 x10-3 1.772x1010 Promedio Final q/m (C/Kg) = 2.0175 0.0375 Tabla 1.09x1010 5.95 x10-3 1.772x1010 Prom: 1.67x10-3 4.67x10-3 3.84x10-3 3.045 0.948x109 240 5.8A r(m) 200 0.01x10-3 1.015 0.40x10-3t 2 2 r (m ) q/m (C/Kg) 200 7.02 0.084x1010 260 4. para diferentes corrientes en las bobinas.36x10-3 1.03 240 0.61x10-3 1.RESULTADOS Y ANÁLISIS V(V) I1 = 1.01 0.81x10 7.81x10 3. Valores del radio de la trayectoria circular del electrón en función del potencial de aceleración.61 x10-3 1.01x10-3 9.09x10-3t 2 2 r (m ) q/m (C/Kg) B3=1.26 x1010 Prom: 3.208x1010 Tabla 2.92x1010 1x10-2 1.17 x1010 280 3.03 0.9x10-3 3. V(V) B1 = 7.65x10-3 9.09x10 5. Registro de cálculos para el cálculo de la relación carga-masa Prom: 1.77x1010 7.0275 0.0225 0.63 x10-3 2.0175 0.4A r(m) I3 = 1.64x1010 7.94x1010 5.0275 220 0.23x1010 9. 008 r2 (m2) R² = 0. para cada corriente utilizada en la bobina de Helmholtz y determine la pendiente de cada una de las tres curvas.9725 0. Curva de r2 en función del potencial V en la Corriente 2 270 280 290 .007 0. Curva de r2 en función del potencial V en la Corriente 1 CORRIENTE 2 0.01 0.003 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 Potencial (V) Gráfico 1.PREGUNTAS DE CONTROL 1.006 0.0266 r2 (m2) 0.005 0.009 y = -5E-05x + 0.0175 0.009 y = -8E-05x + 0.9961 0.01 0.007 0.004 0.003 200 210 220 230 240 250 260 Potencial (V) Gráfico 2.008 R² = 0.004 0.006 0. Con los datos de la tabla 2 trazar la curva de r2 en función del potencial V. CORRIENTE 1 0.005 0. 9011 0. 4. Busque en la tabla de relaciones q/m y deduzca que clase de partículas emite el filamento al calentarse.009 y = -3E-05x + 0.006 0. Utilizando la pendiente de cada curva y su respectivo campo magnético B.003 200 210 220 230 240 250 260 270 280 Potencial (V) Gráfico 2.CORRIENTE 3 0.68 C/Kg 3.013 r2 (m2) 0. q/m= 13. Curva de r2 en función del potencial V en la Corriente 3 2. Influye el campo magnético terrestre en el experimento. Explique. El campo magnético terrestre para este caso se considera despreciable ya que el que se generó internamente en el laboratorio fue mucho más fuerte.004 0. ¿Es la partícula que esperaba? La clase de partículas que emite el filamento al calentarse son electrones.007 0.008 R² = 0. determine el valor de q/m (en C/Kg) para cada corriente utilizada y determine un promedio entre los tres obtenidos. para ello entonces se deduce que emite electrones.005 0.01 0. esto es un resultado esperado ya que en el presente experimento nos encontramos trabajando con corriente. 290 . es/images/Problemas/ OEF2011/P-EXPERIMENTALOEF-2011.phyastr.html 4)https://rsef. 1)http://www. pues lo que aconteció durante la práctica es acorde con la teoría pues efectivamente en presencia de un campo eléctrico el haz de electrones se comportaba de manera lineal.htm 2)http://hyperphysics.ehu. Establecimos que el campo magnético de la tierra es algo despreciable ya que es muy bajo.es/sbweb/fisic a/elecmagnet/campo_magnetico/mo mento/momento.gsu.co /2010/02/bobina-de-helmholtz.pdf .blogspot.CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA Se pudo corroborar que una partícula cargada se comporta de acuerdo con la regla de mano derecha que rige la ley de fuerza de Lorentz.sc. y en presencia de un campo magnético presentaba una tendencia circular.htm 3)http://fiuadylab2.e du/hbasees/magnetic/helmholtz. Con esto pudimos comprobar que la relación carga masa va aumentando a medida que vamos aumentando la corriente lo que quiere decir que la relación carga masa es directamente proporcional.com.