DETERMINACIÓN DE LA CARGA ESPECIFICA DEL ELECTRON.

1. Determinación de la carga específica del electrón.
FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS





RESUMEN
La partícula con carga eléctrica en un campo
magnético describe un movimiento circular
uniforme, gracias a que la fuerza magnética es
perpendicular a la velocidad de dicho cuerpo.
La energía cinética de la partícula permanecerá
constante únicamente si el campo magnético no
fluctúa en el tiempo.
Es necesario que para obtener el valor adecuado
de la carga elementar y su relación con la masa,
se utilice otro instrumento de medición del
campo magnético; la implementación de uno con
defectos nos produjo resultados: aunque de
orden 10
11
C/kg, erróneos.


PALABRAS CLAVES:

Carga elemental, campo magnético, potencial
eléctrico.








ABSTRACT
The electrically charged particle in a magnetic
field describes a uniform circular motion, thanks
to the magnetic force is perpendicular to the
velocity of the body. The kinetic energy of the
particle will remain constant only if the magnetic
field does not fluctuate over time. It is
necessary to obtain the appropriate value of
the elementary charge and its relationship with
the dough, use another tool to measure the
magnetic field, the implementation of a flawed
we produced results, but of order 1011 W / kg,
wrong.

KEY WORDS:
Elementary charge, magnetic field, electric
potential.

2. INTRODUCCIÓN
En este trabajo se determinará el valor de la
carga elemental, para ello estudiaremos el
comportamiento descrito por un haz de
electrones inmersos en un campo magnético y
las condiciones en las cueles la energía cinética
de los mismos permanece constante.
Se dilucidará, cuales son los factores que
inducen, al objeto en mención, a describir una
órbita circular y compararemos los resultados
experimentales (relación carga-masa) con el
valor obtenido por J J Thomson: e/me
C/Kg.

MARCO TEÓRICO:

Cuando una partícula con una carga q se dispara
con una velocidad v en una región donde existe
un campo magnético, sobre ella se ejerce una
fuerza F, que tiene las siguientes características:

1. Si la partícula esta en reposo o tiene la
misma dirección o en dirección opuesta al
campo magnético, entonces la fuerza es
cero.
2. Cuando la partícula se mueve de tal
manera que su velocidad v, forma un
ángulo θ con las líneas de campo,
entonces la fuerza es proporcional a v
(velocidad de la partícula), a β (campo
magnético) y al senθ.
3. La fuerza es perpendicular a v y a β.


Estas observaciones se resumen en la ecuación:

F= qv x β (1)

La cual define la fuerza sobre una partícula
cargada, originada por la interacción de la misma
con un campo magnético.





DESARROLLO EXPERIMENTAL:

Lo que buscamos ver es un haz de electrones,
dentro de un tubo al vacio, que describen un
movimiento circular a causa de un intenso
campo magnético. Dicho campo resulta por el
movimiento de los portadores de carga, en dos
bobinas de helmholtz, que rodean el tubo al
vacío.



Inicialmente conectamos el terminal entrada de
6.3V del tubo de rayo filiforme, a la salida de 6.3V
de la fuente de alimentación cc.
Para medir el potencial V, conectamos el
voltímetro a la salida de 500V; hecho esto
conectamos la fuente de alimentación cc y el
amperímetro (en serie), con las bobinas de
Helmholtz.
Encendimos la fuente de alimentación cc,
ajustamos el potencial a 350V, en principio, y
después se hizo observable la emisión de
electrones; optimizamos el rayo de electrones
variando la tención en el cilindro de Wehnelt
hasta que el rayo se torció llegando a ser una
circunferencia.
Medimos el diámetro inicial de la trayectoria.
Aumentamos el amperaje en pasos de 0.2
amperios y medimos el diámetro en cada caso.
Repetimos el paso anterior para las tensiones de
301V, 250V, 200 V.

3. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS:

Para la descripción del movimiento de una
partícula inmersa en un campo magnético,
consideramos que dicho cuerpo se mueve bajo la
acción de la fuerza magnética expresada en la ec.
1, el haz de electrones estaba dotado de un
movimiento circular. Podemos expresar la ec 1;
bajo la última consideración expuesta, como:

qv x β = me (2)

A partir de esta expresión, la relación carga-
masa, resulta:



(3)

Analizaremos ahora, como a partir de la energía
del electrón; podemos determinar la relación
carga- masa en función del potencial eléctrico y
la velocidad del mismo:


eV = me (4)

La relación carga-masa resulta:


(5)


Buscaremos ahora una expresión que involucre
el potencial eléctrico y el campo magnético, en la
relación carga-masa del electrón:

Igualando las ecuaciones (3) y (5), resulta:









Despejamos v:

(6)


Sustituyendo la ec. (6) en (3), tenemos:

(7)

Obtuvimos entonces, la relación carga-masa del
electrón; con los factores imprescindibles para el
movimiento del mismo.
Nuestro real objetivo es la determinación de la
carga elemental y esto lo podemos lograr,
conociendo el valor de la masa del electrón me y
arreglar la ec (7) dejando al lado izquierdo el
valor de la carga e.

(8)

Donde me es la masa del electrón.

Entraremos ahora a presentar los resultados
obtenidos experimentalmente:

Tabla.1

I(A) D(cm) r(m) B(mT) e/me
0,67 12,1 0,06 0,28 2,44x10
12
0,87 9,3 0,05 0,42 1,84x10
12

1,07 7,3 0,04 0,52 1,94x10
12

1,27 6,3 0,03 0,76 1,22x10
12

1,47 5,4 0,03 0,96 1,04x10
12

1,67 4,2 0,02 1,08 1,36x10
12


Los datos presentados aquí fueron obtenidos con
una tensión de 350 V.

4. Tabla.2

I(A) D(cm) r(m) B(mT) e/me
1,2 11,9 0,06 0,45 8,40x10
11

1,4 10,0 0,05 0,59 6,92x10
11

1,6 8,9 0,04 0,9 3,75x10
11

1,8 8,1 0,04 1,14 2,82x10
11

2,0 7,3 0,04 1,23 2,99x10
11

2,2 6,5 0,03 1,45 2,71x10
11

Los datos presentados aquí fueron obtenidos con
una tensión de 301 V.



Tabla.3

I(A) D(cm) r(m) B(mT) e/me
1,07 12,4 0,06 0,55 4,30x10
11

1,27 10,2 0,05 0,65 4,55x10
11

1,47 8,8 0,04 0,88 3,34x10
11

1,67 7,6 0,04 1,04 3,20x10
11

1,87 7 0,04 1,25 2,61x10
11

2,07 6,5 0,03 1,45 2,25x10
11


Los datos presentados aquí fueron obtenidos con
una tensión de 250 V.


Tabla.4

I(A) D(cm) r(m) B(mT) e/me
1 11,5 0,06 0,73 2,27x10
11

1,2 9,9 0,05 0,84 2,31x10
11

1,4 7,9 0,04 0,99 2,62x10
11

1,6 6,9 0,03 1,05 3,05x10
11

1,8 6,1 0,03 1,17 3,14x10
11

2 5,4 0,03 1,35 3,01x10
11





Los datos presentados aquí fueron obtenidos con
una tensión de 200 V.
El valor promedio de la relación carga-masa en

para cada una de las tablas es:

T1: 1,64 x10
12

T2: 4,06 x10
11

T3: 3,37 x10
11

T4: 2,73 x10
11


Tomando el mejor de estos resultados,
determinamos cual es el porcentaje de error
entre el resultado obtenido aquí y el de J J
Thomsom: 173 %.





CONCLUSIONES

De todos valores promedios de la relación
carga-masa obtenidos, el mejor es el T4 de
2,73 x10
11
.
El mal funcionamiento del instrumento de
medición de los campos magnéticos,
provoca un erróneo resultado en el valor
de la relación carga-masa y carga
elemental.




REFERENCIAS
Introducción a la física moderna –
Mauricio Garcia Castañeda, Jeannine
Ewert De Geus (Tercera edición –
Universidad Nacional de Colombia)
Física Moderna, R.A. Serwey, C.J. Moses,
C.A. Moyer, Tercera Edición Tomo 2,
Editorial Mc Graw Hill

5. Principles of Modern Physics, N. Ashby. C,
Editorial Holden Day
ZAJAC, H, Óptica, 4 th. Ed capítulo 3 pág
36, 38, 39, Addison-Wesley.
http://www.fisicarecreativa.com/informe
s/infor_especial/luz97.pdf