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DINÁMICA DE UN ELECTRÓN EN UN CAMPO ELÉCTRICO
UNIFORME C=3,32
A. Arango a, I. Gómez a, A. Gutiérrez a, L. Macías a.
a
Facultad de Ingeniería Industrial, Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín,
Colombia. ([email protected], [email protected],
[email protected], [email protected] )
RESUMEN
En este artículo se realizó un estudio de campo eléctrico uniforme , con la ayuda de un tubo de rayo catódico el
cual consiste en corrientes de electrones observadas en un tubo de vacío, cuando se calienta el cátodo emite
ciertas radiaciones que viajan hacia el ánodo emitiendo una luz puesto que las paredes internas están recubiertas
de un material fluorescente. Este se desarrolló con el fin de analizar el comportamiento y la dinámica de los
electrones según su voltaje y las mediciones establecidas.
Incompleto 0,42
Palabras claves: campo eléctrico uniforme, rayo catódico, dinámica de electrones, radiación.
1. INTRODUCCIÓN
La práctica tiene como objetivo estudiar la dinámica de los electrones en campos eléctricos
uniformes, el filamento se calienta a través de una transferencia de calor, cuando pasa por un
tubo de rayos catódicos se da un efecto termoiónico, es decir, del cátodo se liberan los
electrones por medio de una fuerza electroestática de las placas, ocasionando una aceleración
presentada por la diferencia de potencial, hasta que se dé la proyección del electrón en la
pantalla.
La finalidad de esta práctica es interpretar los campos eléctricos producidos por un grupo de
cargas puntales en relación a las reacciones de los electrones.
Incompleta 0,30
2. MODELO TEÓRICO : DINAMICA DE UNA PARTICULA CARGADA EN UN
CAMPO UNINFOME
Un campo eléctrico uniforme es aquel campo que tiene el mismo módulo, dirección y sentido
en todos sus puntos, en cuyos caso las líneas de campo eléctrico son equidistantes y paralelas.
1
Usando la dinámica de las partículas, se utiliza el método escalar, entonces se procede a
modelar el sistema placas cargadas y electrón, como un sistema conservativo, por tanto la
energía mecánica se conserva:
𝜟𝑬 = 𝟎;
𝜟𝑬 = 𝜟𝑬𝒌 + 𝜟𝑼𝒆 = 𝟎
𝒗𝒙 = √
𝑬=
(1)
𝟐𝒆𝜟𝑽
𝒎
𝑽𝒅
𝒅
Para el modelo aproximado utilizando D: es el punto donde incide el electrón en la pantalla y
L: es la distancia del extremo de la lámina de la pantalla. Se toma como el modelo teórico por
su exactitud
𝑳𝒍
𝒍
𝑽𝒂 ∗ 𝑫 = [( ) (𝟏 + )] 𝑽𝒅
𝟐𝒅
𝟐𝑳
Incompleta 0,6
3. DESARROLLO EXPERIMENTAL

Para el montaje, se utiliza un tubo de rayos catódicos, con su soporte y con fuentes
de alimentación (múltiple y de desviación)

El cátodo se calienta indirectamente por medio de una fuente de V5 y al calentarse
desprende electrones

El filamento caliente le transfiere calor por conducción al cátodo

Se transfieren electrones hasta llegar al equilibrio electrostático, es decir, igual
potencial eléctrico
2
Va (v) = 350 V ; l (cm) = 2 cm
Vd(V)
E (V/m)
Vy(m/s)
D(mm)
Va*D(vm)
d(m)
; d (cm) = 1,25 cm
; L (cm)= 10 cm
6
12
19
24
31
35
-6
-13
-19
-26
-31
-38
480
960
1520
1920
2480
2800
-480
-1040
-1520
-2080
-2480
-3040
152166,173 304332,35 481859,55 608664,69 786191,89 887636,01 -152166,2 -329693,4 -481859,5 -659386,7 -786191,9 -963719,1
3
6
9
12
15
18
-3
-6
-9
-12
-15
-18
0,528
1,056
1,672
2,112
2,728
3,08
-0,528
-1,144
-1,672
-2,288
-2,728
-3,344
0,0125
Va*D(vm) Vd(V)
6
0,528
12
1,056
19
1,672
24
2,112
31
2,728
35
3,08
-6
-0,528
-13
-1,144
-19
-1,672
-26
-2,288
-31
-2,728
-38
-3,344
Tabla 1 Dinamica de un electrón en un TRC
4,000
y = 0,088x
3,000
2,000
1,000
0,000
-60
-40
0
-20
20
40
-1,000
-2,000
Tabla 2 Datos para la recta
-3,000
-4,000
Grafica 1 DINAMICA DE LOS ELECTRONES
3
No se hizo el análisis de la gráfica , hallar la ecuación empírica y la comparación con
la teórica
0,7
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Se observó que se incrementa el voltaje de deflexión a medida que la distancia se va
distanciando del origen. Si el voltaje de deflexión da positivo la carga siente una fuerza
eléctrica contraria al campo eléctrico y se hace negativa en i, y si el voltaje de deflexión es
negativo la carga siente una fuerza eléctrica en dirección radial al campo.???
Análisis de Pendientes
Pendiente de la gráfica (experimental): 0,088
Pendiente de la gráfica del valor aproximado (teórica): 0,08
Pendiente de la gráfica del modelo corregido (teórica): 0,088
% de error= Dato teórico – Dato experimental / Dato teórico x 100
% de error valor aproximado = 0%
% de error modelo corregido = 10%
Estos errores se dan por consecuencia de falta de precisión al tomar las medidas en el
desarrollo del laboratorio ya que las los datos no son totalmente precisas.
Incompleto 0,5
5. CONCLUSIONES
En el experimento se demuestra que si variamos el voltaje que está conectada directamente de
manera interna a las placas se puede decir que la distancia varía dependiendo de la cantidad
de voltaje que fue utilizado, por lo tanto se puede obtener como resultado del experimentó un
porcentaje de error mínimo.??? Es importante resaltar que para poder originar un campo
eléctrico se necesitan que los rayos de tubos catódicos tengan dos cargas el ánodo y el cátodo
para que las dos placas de cargas sean diferentes y también tenemos que resaltar que es muy
importante el efecto termoiónico, por medio del calentamiento de filamento en el cual se
libera electrones.
Falto sobre el tema central 0,35
4
Formato 0,45
REFERENCIAS
[1]. Serway-Jewett. Física para Ciencias e Ingeniería con física Moderna. Vol. 2, edición 11.
Cengage Learning editores. México 2009. Pág. 661
[2].Guia de Laboratorio, Dinamica de un electron en un campo eléctrico uniforme, área de
física, Centro de ciencia básica UPB,
4