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La scoperta dell’elettrone. Raggi catodici e esperienza di Thompson. Catodo. Schermo al fosforo. Anodo. Applicando un alto voltaggio a un gas rarefatto si osserva una regione illuminata sullo schermo. Tesi: il catodo emette qualcosa che può viaggiare fino allo schermo: i raggi catodici. - PowerPoint PPT Presentation
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La scoperta dell’elettrone
Raggi catodici e esperienza di Thompson
Catodo
Anodo
Schermo al fosforo
Applicando un alto voltaggio a un gas rarefatto si osserva una regione illuminata sullo schermo
Tesi: il catodo emette qualcosa che può viaggiare fino allo schermo: i raggi catodici
Layout esperienza:1. Tubo a raggi catodici2. Armature di un condensatore per generare un campo elettrico3. Spire per generare un campo magnetico
Le armature e le spire sono in grado di deflettere i raggi catodici (forza elettrostatica e forza di Lorentz).
Esperienza di Thompson
Analizzando la deflessione si osserva che i raggi catodi in realtà sono particelle cariche negativamente
rvmevB2
Brv
me
BEv
evBeE
rBE
me
2
Forza di Lorentz:
Forze agenti sulla traiettoria b:
Esperienza di Millikan
Obiettivo: determinare la carica dell’elettrone
Un olio minerale viene nebulizzato su un condensatore. Le gocce elettricamente cariche risentono del campo elettrico presente fra le armature.
Quando la goccia è sospesa nell’aria si ha:
mgqE
Si osserva:1. La carica è un multiplo intero di una carica e2. La carica e è uguale a 1.61*10-19 C
Effetto HallUn materiale conduttore percorso da corrente viene sottoposto a un campo magnetico.La forza di Lorentz generata dal campo magnetico devia i portatori di carica.
Agli estremi del conduttore si genera un campo elettrico, detta tensione di Hall, pari a :
BeveE dH
Se il conduttore è spesso d si ha:
BdvdEV dHH
La polarità della tensione di Hall permette di identificare il segno dei portatori di carica nel materiale
Consideriamo l’equazione della corrente:
AnevI d
neABd
IVR H
H
E’ possibile ricavare una grandezza RH, detta resistività di Hall inversamente proporzionale al numero di portatori di carica
Spettrometro di massa
Strumento in grado di misurare la massa di una particella/elemento/composto
Le particella ionizzata attraversa un selettore di velocità dal quale esce con velocità v
Successivamente entra in un’area in cui è presente un campo magnetico B’
ErqBBm /'
Misurando la curvatura della particella è possibile ricavarne la massa
BEv
Campi magnetici e fenomeni d’isteresi
Il campo magnetico generato da un solenoide è pari a:
Se all’interno del solenoide, al posto del vuoto, c’è un materiale ferromagnetico
nIB 00
nIB
Paramagnetismo e diamagnetismo
HB m )1(0
Nel caso del paramagnetismo un campo magnetico esterno orienta i dipoli magnetici all’interno del materiale. Il campo magnetico risultante è:
Quando si va a “spegnere” il campo magnetico esterno i dipoli tornano ad essere orientati in modo casuale
Il campo magnetico in un materiale diamagnetico presenta la stessa formula del caso param. Ma il segno di Χm è negativo: in pratica un materiale diamagnetico si oppone al campo magnetico esterno.
Questo avviene perché le molecole non hanno un momento di dipolo permanente.
Appendice: Millikan
L’equazione del moto della goccia è: rvgmma 6'
grgm a3
34)(' dove:
A regime la resistenza eguaglia la forza peso:
9)(2
6' 2
0gr
rgmv a
In presenza del campo elettrico:
rvqEgmma 6'
La velocità di caduta risulta quindi:
rqEvv601
Da cui si ricava:
qr
Ev 61