P3-Relación e/m del electrón

Desarrollo

     En el applet que se muestra a continuación, se representa el tubo de rayos catódicos junto con los elementos de control de la experiencia en el Laboratorio. El polímetro de la izquierda mide la diferencia de potencial aplicada para acelerar los electrones que es regulada mediante el dial izquierdo y que varía entre 100V y 300V. A la derecha del applet aparece el dial que regula la intensidad de la corriente que aplicamos a las bobinas de Helmoltz y el polímetro que nos refleja su medida. Para mover los diales, ha de presionar las flechas del teclado a izquierda y derecha o arriba y abajo, pinchando previamente con el ratón en cada dial. La intensidad máxima de seguridad que pueden soportar las bobinas es de 3A. El tubo de rayos catódicos, de 17cm de diámetro, tiene un su interior una escala graduada en cm que nos indica la distancia al origen del haz de electrones y que nos servirá para medir el radio de curvatura de la trayectoria de los mismos. El tubo de rayos catódicos está en el seno de un campo magnético uniforme, representado por círculos cuyo tamaño aumenta a medida que lo hace el campo. Llamaremos I a la intensidad de la corriente continua que hacemos circular por las bobina de Helmoltz, V a la diferencia de potencial que acelera los electrones y r al radio de curvatura de su trayectoria.

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1)

    Seleccione si los datos que va a introducir en la tabla 1 van a ser recogidos mediante la simulación o son datos experimentales del Laboratorio (La diferencia es que en el Laboratorio no aparece la marca correspondiente al diámetro de 6 cm y hay que tomar más medidas debido a su mayor dispersión).

2)

    Seleccione una diferencia de potencial V mediante el dial de la izquierda y ajuste, mediante el dial de la derecha, el valor de la intensidad I que curva la trayectoria de los electrones hasta hacerla chocar con la marca correspondiente a un radio de 2cm. Comprobará que cuando esto se produzca la trayectoria del electrón no sobrepasa la marca con la que choca. Anote los resultados en la tabla 1 y repita para los radios 3, 4, 5 y 6 cm. (Puede ocurrir que para valores de V menores de 140V no se llegue a alcanzar el radio de 2 cm; en ese caso no tome esta medida y pase al radio siguiente).

3)

    Seleccione otro valor de la diferencia de potencial V y repita los mismo pasos que en el apartado anterior, llevando los resultados a la tabla 1. Repita el procedimiento hasta completar la tabla.

4)

    A partir de la fórmula (24), la determinación de la relación |e/m| se obtendrá a partir de un ajuste por mínimos cuadrados de los datos de (r, I) obtenidos para una V fija, a una recta y=a·x con y=r², x=1/I², a=4.16·10⁶·V/(|e/m|).
Al pulsar el botón dibujar obtendrá estos ajustes para los valores de V que haya seleccionado en la tabla 1.