Partículas cargadas en un campo eléctrico uniforme – cañón de electrones y tubo de deflexión
FísicaCampos eléctricos y magnéticosEdades 16–17
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Inicia sesión para usarUn cañón acelera electrones, protones o partículas alfa mediante una diferencia de potencial Vₐ (|q|Vₐ = ½mv²); luego dos placas paralelas con tensión V y separación d crean un campo uniforme E = V/d que curva el haz en una parábola. Las lecturas muestran la rapidez, el tiempo entre las placas, el ángulo de salida, la posición del punto en la pantalla y la energía cinética en eV. Añade un campo magnético B para equilibrar la fuerza eléctrica (v = E/B) y hallar q/m como Thomson.
Lección: Movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico uniforme; cañón de electrones; carga específica q/m
Qué muestra
Entre placas paralelas el campo eléctrico es uniforme, E = V/d, así que una partícula cargada siente una fuerza constante qE. Si entra perpendicular al campo, avanza con rapidez constante a lo largo de las placas mientras acelera a través de ellas, y su trayectoria es una parábola. En el cañón, el campo realiza un trabajo qVₐ que se convierte en energía cinética ½mv². La desviación y = VL²/(4dVₐ) no contiene q ni m, así que electrones, protones y partículas alfa llegan a la misma distancia del centro, en lados opuestos si sus cargas son opuestas. Un campo magnético puede equilibrar la fuerza eléctrica y revelar q/m.
Cómo usarla
Elige una Partícula y arrastra Tensión aceleradora, Tensión de deflexión, Separación de placas, Longitud de placas y Distancia placas–pantalla. Al soltar un control deslizante se dispara un nuevo haz; los anteriores quedan en gris para comparar hasta que pulses Borrar trazas. Lee la rapidez, la desviación, el ángulo y la energía bajo la imagen. Sube el Campo magnético B y ajústalo con − y + hasta que el punto vuelva al centro; entonces lee q/m.
Parámetros que puedes cambiar
- Partícula Electrón, Protón, Partícula alfa (α)
- Tensión aceleradora Vₐ 200–5000 V
- Tensión de deflexión V entre las placas -1500–1500 V
- Separación de placas d 1–8 cm
- Longitud de placas L 2–15 cm
- Distancia placas–pantalla D 5–30 cm
- Campo magnético B entre las placas (hacia dentro) 0–5 mT
Preguntas para explorar
- ¿Por qué un electrón y un protón acelerados con la misma tensión llegan a la misma distancia del centro de la pantalla?
- ¿Qué le pasa a la desviación del punto si duplicas la tensión aceleradora, y por qué?
- ¿Por qué la rapidez de la partícula debe ser E/B cuando las fuerzas eléctrica y magnética se equilibran?
