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MOVIMIENTO DE UN ELECTRON EN UN CAMPO
ELECTRICO UNIFORME formato 0,4 (C= 3,1)
Andrea Lopera Agudelo
Manuel Gutiérrez Echeverri
Carolina Carvajal Restrepo
Andrea.loperaag@upb.edu.co
manuel.gutierrezec@upb.edu.co
carolina.carvajal@upb.edu.co
RESUMEN 0,45
Se realiza una práctica en el laboratorio con el fin de estudiar y analizar el movimiento de partículas cargadas
(electrones), a través de un campo eléctrico uniforme, esto se llegó a analizar por el método de tubo de rayos
catódicos(T.R.C), en el cual un haz de electrones se aceleran y se desvían bajo la influencia de los campos
eléctricos produciendo un efecto termo-iónico, en este caso específico se inyecta un voltaje de 350 V desde la
fuente hacia el tubo, con la información recopilada se tiene el valor de la velocidad con la que el electrón sale
de ánodo y se demuestra el movimiento parabólico de electrones dentro de un campo eléctrico.
Palabras claves: ¿???
1. INTRODUCCION
A continuación se dará a conocer los datos obtenidos en la práctica de tubos de rayos
catódicos con los cuales se presentara una serie de cálculos para ayudar a comprender y
analizar el movimiento de un electrón desde el ánodo hasta el cátodo, y de esta forma
comprobar que estos han sido acelerados debido a un efecto termo-iónico transferido por
una corriente eléctrica que calienta el cátodo que es un material conductor y de este se
desprenden los electrones.
Incompleta 0,25
2. MODELO TEORICO: EFECTO DE UN CAMPO UNIFORME SOBRE UNA
PARTICULA
Estudio del movimiento de electrones a través de un campo eléctrico uniforme empleando
un T.R.C, el modelo teórico de calculo que se utiliza en la práctica es un sistema
conservativo que relacione de manera directa el voltaje acelerador, la deflexión que sufre el
electrón, el voltaje de deflexión y las dimensiones de las placas.
𝛥𝐸 = 0;
𝛥𝐸 = 𝛥𝐸𝑘 + 𝛥𝑈𝑒 = 0
(1)
Asumiendo que la velocidad inicial del electrón es cero (Vi=0), entonces la ley de
conservación de la energía queda de esta forma:
1
Con 𝛥𝐸𝑘 = 2 𝑚𝑒 𝑉𝐹 2
Y
(2)
𝛥𝑈𝑒 = 𝑒 ∗ 𝑉𝑎
(3)
𝑚𝑒 𝑉𝐹 2 = −𝑒 ∗ 𝑉𝑎
(4)
Entonces:
1
2
De (4) se despeja 𝑉𝐹 2:
𝑉𝐹 2 =
2𝑒𝑉𝑎
(5)
𝑚𝑒
Se saca raíz a ambos lados para saber la velocidad final (𝑣𝑓 o Vx)
𝑣𝑓 = √
2𝑒 𝑉𝑎
𝑚𝑒
(6)
Luego para hallar E usamos la relación entre cada voltaje y la d de la siguiente manera:
𝑉𝑑
(7)
E=𝑑 (𝑚)
Conociendo Vx ahora se puede proceder a hallar Vy asi:
Vy=
𝑒. 𝐸
𝑚𝑒
𝑙
. 𝑉𝑥
(8)
Falto 0,7
3. DESARROLLO EXPERIMENTAL
Para llevar a cabo el desarrollo del experimento, se utilizó un tubo de rayos catódicos con
sus respectivas fuentes de alimentación y se realizó el montaje. (Ver figura 1)
(Figura 1)
Luego, se desprendieron electrones mediante efecto termoiónico ya que el cátodo se alentó
de forma indirecta por medio de una fuente V5 de 6,3 v.
Los voltajes para que el tubo funcionara se tomaban de la fuente de alimentación múltiple
según instrucciones dadas para que, posteriormente, el filamento caliente le transfiriera
calor al cátodo mediante conducción.
Finalmente, se encontró el equilibrio electrostático debido a la transferencia de electrones,
lo que se traduce a igual potencial eléctrico y se observó la aparición de un campo eléctrico
gracias a la aceleración de los electrones.
Para el correcto montaje, fue importante tener en cuenta variables como: Longitud de las
placas, distancia de separación de las mismas y la distancia entre las placas y la pantalla.
No hay tablas, gráficas y cálculos de incertidumbre y discrepancias
0,5
4. ANALISIS Y DISCUSIÓN hay muy poco 0,4
Al realizar el experimento y analizar los datos, se concluye que fenomenológicamente y de
forma cualitativa se probó la hipótesis cada vez que se aumentaba o en caso contrario, se
disminuía el voltaje.
De manera cuantitativa, se requiere entender y usar la ecuación teórica para realizar este
experimento.
A continuación, se presenta la tabla con los datos del experimento:
Vd
(V)
E
(V/
m)
6
12
Tabla 1 Dinámica de un electrón en un TRC
Va (v)= 350 ; l (cm)=2 ; d (cm)= 1,25 ; L (cm )= 10
19
24
31
35
-6
-13
480
960
1520
1920
2480
2800
-480
Vy
(m/
s)
D(m
m)
x10
ˆ3m
15213
2.68
30426
5,36
48372
7,47
61102
4,17
78923
9,56
89107
6,92
15213
2,68
104
0
329
695
3
6
9
12
15
18
-3
-6
-19
-26
-1520
48372
7,17
208
0
659
387
-9
-12
Va*
D
(vm
)
1,05
2,1
3,15
4,2
5,25
6,3
-1,05
-2,1
-3,15
-4,2
1,81x10-9
El análisis de estos datos dan potros resultados donde están ¿
Se concluye que si el voltaje acelerador aumenta y se busca que el electrón se deflecte,
entonces el campo eléctrico será mayor ya que tanto el voltaje acelerador como el campo
eléctrico son directamente proporcionales.
5. CONCLUSIONES 0,4
-
Al momento de reflejar unos electrones con un voltaje acelerador generado por
un cátodo, un electrón auxiliar y un ánodo, tienen una dirección, la cual es
modificada por un campo eléctrico uniforme entre dos placas y un voltaje
deflector, lo cual genera una desviación o curva parabólica.
-
Hay un factor directamente proporcional entre el voltaje de desviación y el
voltaje acelerador.
-
Se concluye que si el voltaje acelerador aumenta y se busca que el electrón se
deflecte en que condición particular??, entonces el campo eléctrico será mayor
ya que tanto el voltaje acelerador como el campo eléctrico son directamente
proporcionales.
-
Los electrones serán acelerados debido a un fenómeno termo-iónico (ojo), ya
que la energía de los electrones es convertida en calor y en consecuencia este
calor permite que los electrones de la superficie de la placa se desprendan y sean
repelidos por los otros electrones y atraídos por otra placa cargada con protones,
lo cual genera una aceleración.
REFERENCIAS
Juan, Elias. (2009). Electronica: Herramientas de medicion. osciloscopio.. 2009, de Taringa
Sitio web: http://www.taringa.net/posts/info/1184536/Electronica-Herramientas-demedicion-osciloscopio.html
Pérez, Constantino. (2000). Tubos de rayos catódicos. 2000, de Unican Sitio web:
http://personales.unican.es/perezvr/pdf/TUBOS%20DE%20RAYOS%20CATODICOS.pdf