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EM2011
Serie de Problemas 02
-Aplicaciones-
G _NL__ nombre
Universidad Nacional de Colombia
Depto de Física
Mayo 2011
Aplicaciones
1.Dibuje un esquema que ilustre el principio de
funcionamiento de un espectrómetro de
masas y explicite dónde están las leyes de
Maxwell
Aplicaciones
2.Dibuje un esquema que ilustre el principio de
funcionamiento de un magnetrón (el corazón
de un horno de microondas) de masas y
explicite dónde están las leyes de Maxwell
Diseño
Basado en la Leyes del electromagnetismo y
resto de información que Usted ha aprendido
en este curso de física diseñe un dispositivo,
aparato, sistema, etc.
PISTA: dele rienda suelta a su imaginación sin MAP.
Observaciones
Esta tarea es para ser entregada en la
semana del 23 al 26.
Grupo 10
Lunes 23 de mayo
Grupo 12
Martes 24 de mayo
Grupo 09
Jueves 26 de mayo
DESARROLLO
ESPECTRÓMETRO DE MASAS
FIGURA 1: Tomada de
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/
fisica/magnet/espectrometro.html.
DESARROLLO
• Existen distintos modelos de espectrómetros. En la figura anterior se ha
representado un esquema de su principio de funcionamiento.
• Todos los elementos del espectrómetro deben estar en el interior de una
cámara de vacío. La muestra gaseosa (situada a la izquierda de la figura) se
ioniza mediante un haz de electrones. Los iones positivos son acelerados
por un campo eléctrico. Entre las placas aceleradoras existe un campo
eléctrico, por lo que los iones experimentarán una fuerza dada por:
(ley de Coulomb)
• donde q es la carga de los iones positivos.
DESARROLLO
• A continuación el haz de iones pasa por una zona del espacio donde existe
un campo magnético B. La fuerza que el campo magnético hace sobre una
carga es:
(ley de Ampere)
• que es perpendicular al campo magnético y al vector velocidad de la carga
(en este caso, de los iones positivos).
DESARROLLO
• Como la fuerza (representada en verde en la figura) es perpendicular a la
trayectoria de los iones, éstos tendrán aceleración normal, y se desviarán
describiendo una trayectoria curva.
• Utilizando la segunda ley de Newton,
• Para un valor fijo de la velocidad y del módulo del campo magnético,
cuanto menor sea el cociente m/q menor será el radio de curvatura ρ de la
trayectoria descrita por los iones, y por tanto su trayectoria se deflactará
más.
DESARROLLO
FIGURA 2: Tomada de
http://www.gallawa.com/microtech/Magnetronbasico.html
•
La figura 2 es una sección típica de un
magnetrón. Las configuraciones
exteriores de magnetrones distintos
varían según la marca y el modelo;
pero las estructuras básicas internas
son las mismas; es decir, el ánodo, el
filamento, la antena, y los imanes.
•
El magnetrón es un tubo electrónico
tipo diodo que se emplea para
producir los 2450 MHz de energía de
microondas necesarios. Crea un
campo magnético en el espacio entre
el ánodo (la placa), y el cátodo sirve
como rejilla, esto por la ley de
faraday.