Download dinamica de un electron en un campo electrico uniforme c= 2.8

Informe de Laboratorio Física Electromagnética
ESCUELA DE INGENIERIAS
Facultad de Ingeniería Mecánica
DINAMICA DE UN ELECTRON EN UN CAMPO
ELECTRICO UNIFORME C= 2.8
Jose V. Brito, Dayro Cortes
Centro de Ciencia Básica Área de Física, Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín,
Colombia
[email protected],[email protected]
RESUMEN
En el estudio de la dinámica de un electrón en un campo eléctrico uniforme, las partículas cargadas entran en
contacto con el campo eléctrico y una velocidad perpendicular a la dirección de dicho campo el cual al
deflactarse describe una trayectoria parabólica, esto se genera dentro de un tubo de rayos catódicos, lo que
facilita el estudio de este fenómeno. (incompleto 0.4)
Palabras clave: Campo eléctrico uniforme, Catódicos??, Dinámica, Deflactarse, Electrón, Fenómeno.
1. INTRODUCCION
En este informe se darán a conocer cómo funciona la dinámica en una partícula cargada en
un campo eléctrico uniforme la cual se obtiene del campo, generado entre dos placas
metálicas llamadas ánodo y un cátodo, el cual produce un aceleración en la cargar eléctrica
al pasar por dicho campo y a su vez genera una velocidad final. Todo esto será posible
demostrarlo a partir de los datos obtenidos en el laboratorio, utilizando una serie de
ecuaciones explicadas en el modelo teórico (mencionar el modelo teórico en una frase).
Está Incompleta 0,25
MODELO TEÓRICO(colocar el nombre del modelo teórico)
Existen diferentes métodos para electrizar la materia, algunos tiene como característica
principal sacar electrones de un material, uno de los métodos que permiten hacer esto es el
fenómeno termoiónico el cual se presenta cuando un material es calentado por medio del
contacto directo o a distancia.
Luego de haber despendido el electrón del material se procede a acelerarlo a partir de un
campo eléctrico generado al cargar un par de placas paralelas usando una fuente de voltaje,
las placas pueden ser cargadas por inducción o contacto dependiendo del borne en el que se
coloque el material a desprenderle los electrones.
La dirección del campo va de la parte positiva (ánodo) hacia la parte negativa (cátodo) y el
electro obligatoriamente se mueve en dirección contraria al campo de forma acelerada
obteniendo una velocidad final.
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Fig. 1 Aceleración del electrón
Para poder determinar la velocidad final se asume que el electrón tiene una velocidad
inicial cero, sabiendo que la fuerza del campo eléctrico es la que le produce la aceleración.
Utilizando el método escalar en el cual se moldea el sistema de placas cargadas y electrón
como un sistema conservativo por lo cual la energía mecánica se conserva.
∆𝐸 = 0; ∆𝐸 = ∆𝐸𝑘 + ∆𝑈𝑒 = 0
Ek: Es la energía cinética del electrón
Ue: es la energía eléctrica del electrón
∆𝐸𝑘 =
1
𝑚𝑣2
2
∆𝑈 − 𝑒∆𝑉
Por lo tanto,
𝑣𝑥 = √
2𝑒∆𝑉
𝑚
A partir de la ecuación anterior podemos determinar el valor de la velocidad, y cuando el
electro abandone el campo este se seguirá moviendo con la misma velocidad hasta que
aparezca otra fuerza. La fuerza eléctrica se pude calcular a partir de la siguiente ecuación.
𝐹⃗ = 𝑞𝐸⃗ , 𝑜 𝑠𝑒𝑎
𝐹⃗ = −𝑒𝐸⃗
La fuerza eléctrica constante produce un efecto deflector sobre el electrón, lo que produce
un cambio en la trayectoria de rectilínea a parabólica.
La visualización del movimiento del electrón es posible gracias al gas que se encuentra en
el sistema, ya que las colisiones del electrón con el gas emiten luz haciendo posible su
apreciación.
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Fig. 2 Deflexión eléctrica del electrón
Para estudiar la dinámica del electrón en un campo deflector usando un método escalar de
trabajo y energía o la forma vectorial de sumatoria de fuerzas.
∑𝐹 = 𝐹𝑒 = 𝑞𝐸⃗ = 𝑚𝑎⃗
Se asume que la única fuerza que actúa sobre el electrón es la eléctrica, despejando la
aceleración.
𝑎𝑦⃗ =
−𝑒
𝐸𝑦⃗
𝑚
(incompleto y no tiene referencias) 0,6
ANALISIS DE RESULTADOS
En la siguiente tabla se encuentran consignados los cálculos y datos correspondientes al
análisis del laboratorio
Tabla 1. Datos experimentales
Todo lo anterior va en el punto 3 que se denomina desarrollo experimental y falta mucho
0,5
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
Si ahora se coloca como voltaje acelerador un valor 50 v mayor que el anterior, y se
quiere que el electrón se deflecte 9 mm en la pantalla, ¿cómo debe ser ahora el
campo eléctrico deflector: mayor, menor o igual? Explique el porqué de su
respuesta. Luego verifíquela experimentalmente.
Respuesta. El campo sigue siendo el mismo ya que este y él Va no están
directamente relacionados por lo tanto no va tener influencia sobre este campo.
PRUEBA DE LA HIPÓTESIS
¿Cómo se prueba la hipótesis cualitativamente?
R/ Variando la deflexión del electrón.
¿Cómo se prueba cuantitativamente?
R/ Es fácil ya que debe existir una variación en el voltaje y esta es medible.
APLICACIONES
¿Qué botones del osciloscopio y del tubo de rayos catódicos desempeñan idénticas
funciones?
En el laboratorio se manipulo la intensidad del campo generado por las láminas (campo
entre placas) de ahí que se veía como el “punto” cambiaba de posición a lo largo del eje
“x”, de igual forma pasa cuando en el osciloscopio se quiere cambiar la amplitud de la
onda, es decir que al variar el campo entre esas placas la onda en la pantalla del
osciloscopio se hace evidente el cambio en la onda, se verá una mayor separación entre las
crestas.
CONCLUSIONES


La deflexión estudiada en la teoría se comprueba ya que se hace visible cuando la
partícula cargada y acelerada atraviesa el campo generado por las placas metálicas,
es decir que dicha aparición o movimiento sobre la pantalla realmente está
mostrando como la trayectoria de dicha partícula se hace curva a medida que varía
la polaridad del sistema.
La velocidad con que llega la partícula a la pantalla se ve influenciada por la
longitud de las placas donde se genera el campo, por lo tanto se puede concluir que
se puede manipular esta condición para obtener un resultado deseado, es decir si la
longitud está directamente relacionada con la velocidad pues a condiciones fijas en
el campo se puede tener un resultado constante para una aplicación determinada.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Física Universitaria con Física Moderna, Volumen2, YOUNG.FREEDMAN,
SERS.ZEMANSKY.