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EM2011
Serie de Problemas 02
-Aplicaciones-
G 09NL27YEINSON
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
(1) http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/magnet/espectrometro.html
ESPECTRÓMETRO DE MASAS
Definición:
Un espectrómetro de masas es un equipo diseñado para determinar masas
atómicas y moleculares por medio de separación de iones, estableciendo así, el
tipo o los tipos de sustancia o elementos químicos de los cuales esta constituida
la muestra analizada.
Principio de funcionamiento:
2) Aceleración de iones por medio
de un campo magnético
3) Sometimiento de los iones a la
fuerza de un campo magnético
quien hará las veces de filtro
4) Nueva dirección de los iones
desviados, después de una
trayectoria curva
1) Ionización por medio
de haz de electrones
(1)
5) Determinación de elementos
según la deflexión de la
trayectoria de cada ion
ESPECTRÓMETRO DE MASAS
Presencia de las leyes de Maxwell
2) Ley de Coulomb:
3) Ley de Lorentz:
F = qE
F = qv x B
4) Segunda ley de Newton:
F = qvB = m(v2/r)
→ r = mv2/ qvB
1) Elementos al
vacio
1) Todos los elementos en el interior del espectrómetro deben estar al vacio
2) Aceleración de iones positivos debido a la presencia de un campo eléctrico entre las
placas (Ley de Coulomb)
3) Paso del haz de iones por medio de un campo magnético, sometiendo a los iones a su
fuerza, que es perpendicular a la trayectoria de los mismos consiguiendo desviarlos
bajo la regla de la mano derecha (Ley de Lorentz).
4) Aquí se aplica la Dinámica de movimiento circular uniforme para determinar la
desviación del ion en función del cociente de su masa y su carga eléctrica (m/q).
(Segunda ley de Newton)
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
(2) http://xpressroom.blogspot.com/2011/05/fayerwayer-en-tu-email-bin-laden-un.html
MAGNETRON
Es el principal componente en el funcionamiento del horno microondas;
toma los cerca de 4000V DC que generan el transformador y el capacitor en
el interior del horno y los convierte en ondas electromagnéticas de alta
densidad.
Radioemisión de altísima
frecuencia por superposición
de todos los efectos
Imanes que añaden un campo magnético
que hace que los electrones viajen de ánodo
a cátodo en una trayectoria helicoidal
Las cavidades semicilíndricas
generan una onda resonante que
amplifica el campo generado por el
electrón
Este movimiento
helicoidal genera
un campo eléctrico
variable
Se crea
Seuna
creadiferencia
una diferencia
de
potencial entre
de potencial
ánodo yentre
cátodo
que genera un
ánodo
campo
y cátodo
eléctrico
(2)
Entrada de 4000V DC
(2) http://xpressroom.blogspot.com/2011/05/fayerwayer-en-tu-email-bin-laden-un.html
MAGNETRON
2) Ley de Lorentz:
F = qv x B
1) Ley de Coulomb:
E = F/q
Diseño
3. 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.
Construí dos esquemas con los que demostraré la aplicación de la Ley de
Lorenzt; estos, construidos con alambre, una batería y un imán de
Neodimio tendrán una estructura con la que se podrá hacer interactuar
el campo eléctrico y el campo magnético, consiguiendo así generar un
movimiento rotacional con lo que podría ser utilizado como un motor.