Pgina 1 de 1

UNIVERSIDAD DISTRITAL LICENCIATURA EN FSICA

EJERCICIOS PREPARATORIOS RELACIN q/m - FSICA MODERNA I / Prf. Nelson Forero

1. En el arreglo experimental para la obtencin del valor de la carga efectiva del electrn (e-/me) se emplea un sistema de bobinas de Helmholtz. Poseen cada una un radio medio R y un nmero n de espiras y estn enfrentadas y separadas la misma distancia R, se conectan elctricamente en serie de tal manera que el campo magntico B generado por el paso de una corriente I, va en la misma direccin y es uniforme en la parte media del arreglo. Obtenga la expresin que permita calcular la magnitud del campo magntico B en el punto central del sistema (Explique). Halle dicho valor si R= 0.20m, I=2A y n=154 espiras.

2. En el experimento para la determinacin de la carga efectiva del electrn (e-/me) se emplea un tubo de rayos filiformes, el cual posee un can de electrones que permite acelerar un haz mediante un potencial de aceleracin Va hasta alcanzar una energa cintica Ec. Este haz de electrones entra luego a una regin en donde acta perpendicularmente a su trayectoria, un campo magntico uniforme B, que hace que el haz describa una trayectoria circular de radio r. Obtenga la expresin para (e-/me) que relacione el potencial acelerador Va, la magnitud del campo magntico B y el radio r de la trayectoria circular (Explique). Cul es el valor de e-/me, si los valores medidos son: el de la magnitud del campo magntico B del ejercicio anterior, Va = 160V y r=0.030m.

3. Un haz de electrones dirigido horizontalmente es acelerado mediante un potencial Va hasta alcanzar una energa cintica Ec. Luego ingresa en una regin limitada del espacio donde existe un campo elctrico uniforme E, orientado verticalmente y proporcionado por un potencial de deflexin VD aplicado a unas placas metlicas planas paralelas horizontales, de lado s y separadas una distancia d. Durante el tiempo que tarda el haz de electrones en atravesar la regin del campo elctrico describe una trayectoria parablica. En funcin de s, d y de los potenciales de aceleracin Va y de deflexin VD respectivamente, determine: a.) La componente vertical de la velocidad vy del haz de electrones. b.) La desviacin vertical y alcanzada por el haz al abandonar la regin de campo E. c.) Si desde el punto en el cual el haz de electrones abandona la regin de campo elctrico E y hasta una pantalla

existe una distancia L, determine el desplazamiento vertical y. d.) Determine la deflexin total D= y+y del haz. Calcule dicha deflexin total si Va=240V, VD=40V, s=2.0

x10-2m, d= 1.1x10-2m y L=12.3 x10-2m

DATOS TECNICOS TUBO DE BROWN Filamento: Vfil = 6.3 VAC, (I 0.5 A) Voltaje de grilla Vg: 0 a +12 V DC Voltaje wehnelt V1: 0 a +50 V DC Voltaje nodo acelerador V2: 0 a +300 V DC Con un voltaje fijo +300V Voltaje placas deflectoras VD: - 80. 0V a +80.0 V

4. En el ejercicio anterior, si se aplica superpuesto un campo magntico uniforme B en la misma regin donde acta

el campo elctrico E que equilibre la fuerza elctrica, se obtiene la componente horizontal de la velocidad del haz de electrones. obtenga dicha expresin. Determine el valor de esta velocidad, hallando la magnitud del campo magntico B y considerando los datos del numeral 3.d.

5. El espectrmetro de Bainbridge tiene una configuracin bsica, similar a la del tubo de rayos filiformes. En dicho espectrmetro, iones simples de H atmico y de un ion desconocido se generan en una cmara de ionizacin, son acelerados por un campo elctrico de 5.0x103 V/m. Posteriormente entran en una regin en la acta un campo magntico de 2000G. Los iones sufren una desviacin de 180 grados e impactan en una placa fotogrfica. Si la distancia de separacin entre las dos imgenes de impacto es de 10.54cm, determine la masa del in desconocido e identifquelo. Recuerde que M=AmH, donde A es el numero de masa atmico y mH=1.66x10-27Kg.