296707153-DEFLEXION-ELECTRICA-Y-MAGNETICA-DE-ELECTRONES

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DEFLEXION ELECTRICA Y MAGNETICA DE ELECTRONES
Isabella Montero (1432495), Oscar Montoya (1424299), Esteban García (1423614)
Facultad de ciencias naturales y exactas, Universidad del Valle, Cali, Colombia
Resumen
Esta práctica de laboratorio consistía en dos objetivos principales: el comportamiento del 
electrón bajo la acción de campos eléctricos y magnéticos, y encontrar la relación 
carga/masa del electrón. Para esto se conectó el Tubo de Rayos Catódicos a las fuentes 
de voltaje y los multímetros con el fin de medir la variación del voltaje deflector y la 
corriente a medida que el haz de luz sobre la pantalla se movía cada 2 mm desde su 
centro (cuando VD es cero). De esta forma por medio de las pendientes de las gráficas 
(tomando de base las ecuaciones del marco teórico) se encontró la relación carga/masa 
del electrón y se comparó con el valor teórico.
1. Introducción
En esta práctica se podrá entender mejor
como interviene un campo magnético
sobre un haz de electrones y se
analizara la utilización de un tubo de
rayos catódicos, además, Se presenta la
relación entre el voltaje deflector y
desviación con respecto a Va(voltaje
acelerador)constante. Se hallará también
la pendiente para Vd vs D y √Va I vs
Vd usando los dos diferente voltajes
aceleradores utilizados. El tubo de rayos
catódicos o tubo de Braun (2) está
compuesto por un cañón de electrones
que por calentamiento de un filamento
emite electrones (termo-emisión), que
son impulsados por un voltaje acelerador
saliendo estos en la dirección del eje
coordenado de las x. 
2. Marco Teórico
.1 Tubo de rayos catódicos 
Son tubos de vacío de vidrio dentro de
los cuales un cañón de electrones emite
una corriente de electrones guiada por
un campo eléctrico hacia una pantalla
cubierta de pequeños elementos
fosforescentes.
.2 Campo eléctrico uniforme
Un campo eléctrico es un campo de
fuerza creado por la atracción y repulsión
de cargas eléctricas (la causa del flujo
eléctrico) y se mide en Voltios por metro
(V/m). Un campo eléctrico (E), es la
fuerza eléctrica (F) por unidad de carga
(q)
E=
F
q
.3 Campo magnético uniforme
Los campos magnéticos son producidos
por corrientes eléctricas, las cuales
pueden ser corrientes macroscópicas en
cables, o corrientes microscópicas
asociadas con los electrones en órbitas
atómicas. El campo magnético B en el
caso específico de dos bobinas es
B ( x )=
8√5μ0
25R0
∋¿
.4 Deflexión de electrones en un campo
electromagnético
Todo electrón que entre con una
velocidad (v) a una región donde haya un
campo electromagnético experimenta
una fuerza de Lorentz.
FL=−eE−ev×B
Donde si el campo eléctrico (E) y el
campo magnético (B) son
perpendiculares la magnitud del campo
estaría dad por
E=vB
3. Montaje experimental
 Materiales:
1. Tubo de rayos catódicos TRC
2. Fuente de poder para el TRC
3. Fuente de poder para las placas
deflectoras
4. Bobinas de Helmholtz para la
creación del campo magnético
5. Fuente de poder para las bobinas
6. Cables de conexión
7. Voltímetro DC
 Procedimiento:
1. Conectar el TRC a las fuentes.
2. Manipular V1 y V2 para enfocar el
haz sobre la pantalla.
3. Identificar con un marcador sobre
la pantalla cuando VD es cero.
4. Elegir Va aproximadamente en
400 V.
5. Aumentar VD cada que la
deflexión de pantalla varíe 2 mm.
6. Tomar los datos de VD y los de ID
en cada variación.
7. Repetir el procedimiento con un
Va alrededor de 600 V.
4. Resultados y análisis
Se trabajó con un TRC con estas
características: s=1.8 cm, L=10 cm,
d=1.3 cm y N= 154.
Se tomaron los datos del VD y la corriente
a medida que el haz de electrones
variaba cada 2 mm. Se realizó con Va de
401.9 V y 505 V. también se realizaron
las gráficas de VD vs I 
Tabla 1: deflexión eléctrica y magnética.
Vg = 4.0 ± 0.1
V1 = 28.9 ± 0.1
V2 = 369 ± 1
Vg = 3.8 ± 0.1
V1 = 44.2 ± 0.1
V2 = 547 ± 1
Va = 401.9 ± 0.1 Va’ = 595 ± 1
VD(V)
±0.1 
I(A)
±0.1
VD(V)
±0.1 
I(A)±0.1
6.5 0.03 10.5 0.04
14.1 0.06 22.6 0.07
21.5 0.08 35.2 0.11
28.8 0.11 48.7 0.16
38.7 0.15 62.5 0.20
48.6 0.18 74.7 0.25
56.9 0.21
61.2 0.23
69.6 0.27
77.2 0.31
m = 0.00384 m’ = 0.00328
 
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/magfor.html#c1
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elecur.html#c1
Grafica 1: voltaje vs corriente de los dos casos
(Va = 401.9 V y Va = 595 V)
Pendiente grafica con Va= 401.9 V
Pendiente grafica con Va= 595 V
Posteriormente se tomaron para cada
caso los datos de (Va)1/2I a medida que
variaba VD el factor geométrico (G) y la
relación carga/masa del electrón (e/me)
de manera teórica y experimental.
También se realizaron sus graficas
correspondientes.
Tabla 2: determinación de la relación e/me con
Va = 401.9 V.
VD (V) ± (Va)1/2I ( )±
6.5 0.6
14.1 1.2
21.5 1.6
28.8 2.21
38.7 3.01
48.6 3.61
56.9 4.21
61.2 4.61
69.6 5.41
77.2 6.21
(e/me)teórico = 1.8x1011 ( )
G = 3.29x10-6 ± ( )
m´´= 13.50314 ± 0.00001 ( )
(e/me)1/2 = 4104297.87 ± 0.01 ( )
e/me = 1.68x1013 ± ( )
Tabla 3: determinación de la relación e/me con
Va = 595 V.
VD (V) ± (Va)1/2I ( )±
10.5 0.98
22.6 1.71
35.2 2.68
48.7 3.90
62.5 4.88
74.7 6.10
(e/me)teórico = 1.8x1011 ( )
G = 3.29x10-6 ± ( )
m´´= 12.43019 ± 0.00001 ( )
(e/me)1/2 = 3778173.25 ± 0.01 ( )
e/me = 1.43 x1013 ± ( )
Grafica 2: VD vs (Va)1/2I con Va = 401.9 V.
Grafica 3: VD vs (Va)1/2I con Va = 595 V.
m=√ eme G
e
me
=
m2
G2
e
me
=1.685×1013
C
kg
(Con estas ecuaciones se determinó la
relación carga masa de forma
experimental).
Se establecieron sus porcentajes de
error:
% error = | 1.8x10 11 -1.68x10 13 | x100%
1 1.8x1011
= 9233.33 % 
% error = | 1.8x10 11 -1.43 x10 13 | x100% = 
2 1.8x1011
7844.44 %
Algunas cosas que pueden haber sido
las causantes de los errores en los
cálculos es que nuestro haz de
electrones reflejado en la pantalla no
describía un punto sino una pequeña
línea dispersa y al moverlo de a 2 mm
cada vez se distorsionaba más, por lo
tanto el cálculo de las distancias pudo
tener un error considerable. También que
como todo se realizaba con ayuda de la
visión, puede que hayamos mirado las
medidas desde diferentes ángulos y por
lo tanto los instrumentos de medición
siempre tienen un error.
 
5. Conclusiones
Con esta práctica se encontró una
manera experimental de determinar la
relación carga/masa del electrón. Sin
embargo, el instrumento no es muy
conveniente por la evidencia de los
porcentajes de error tan altos. 
6. Referencias
1. http://www.ecured.cu/index.php/T
ubo_de_rayos_cat%C3%B3dicos
2. http://hyperphysics.phy-
astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/m
agfie.html
http://www.ecured.cu/index.php/Tubo_de_rayos_cat%C3%B3dicos
http://www.ecured.cu/index.php/Tubo_de_rayos_cat%C3%B3dicos