3B Scientific Fine Beam Tube T - Manual (Page 26)

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bien definido. Unas marcas de medida incorporadas en
al ampolla de vidrio permiten la medición sin paralaje
del diámetro de la circunferencia formada por el rayo el
campo magnético.
El tubo de de haz fino se encuentra montado en un
zócalo con casquillos de conexión de diferentes col-
ores. Para la protección del tubo se ha instalado en el
zócalo un circuito de protección, el cual desconecta la
tensión por encima del “Cutoff voltage” (tensión de
desconexión) indicada en el zócalo del tubo. El circuito
de protección evita que una tensión muy alta destruya
la calefacción y hace posible que al conectarla la
tensión suba “suavemente”.
3. Datos técnicos
Contenido de gas: Neón
Presión de gas: 1,3 x 10 -5 bar
Tensión de calentamiento: 4 a 12 V CC (ver la
indicación del “Cutoff-
voltage” en el zócalo del
tubo)
Corriente de caldeo: 300 a 450 mA
Tensión de Wehnelt: 0 a -50 V
Tensión de ánodos: 200 a 300 V
Corriente de ánodos: < 0,3 mA
Diámetro de órbita de haz
fino de radiación:
20 a 120 mm
Distancia entre marcas
de medición:
20 mm
Diámetro del émbolo: 160 mm
Altura total con zócalo: 260 mm
Base del zócalo: 115 x 115 x 35 mm 3
Peso: aprox. 820 g
4. Fundamentos generales
Sobre un electrón que se mueve con una velocidad v
en dirección perpendicular al campo magnético uni-
forme B actúa la fuerza de Lorentz en sentido perpen-
dicular a la velocidad y al campo
B v e F
⋅ ⋅ =
(1)
e: carga elemental
Como fuerza centrípeta
r
v m
F
2 ⋅
=
(2)
m: masa del electrón
obliga al electrón a adoptar una órbita con el radio r.
Por tanto
r
v m
B e
⋅
= ⋅
(3)
La velocidad v depende de la tensión de aceleración U
del cañón de electrones:
U
m
e
v
⋅ ⋅ = 2
(4)
Por tanto, para la carga específica del electrón es
válido:
( )
2
2
B r
U
m
e
⋅
⋅
=
(5)
Si se mide el radio r de la órbita, con diferentes tensiones
de aceleración U y diferentes campos magnéticos B, los
valores de medición, registrados en un diagrama r
2 B 2 en
función de 2U, de acuerdo con la ecuación (5), se en-
cuentran en una recta de origen con la pendiente e/m.
El campo magnético B se genera en el par de bobinas
de Helmholtz y es proporcional a la corriente I
H
que
circula a través de una sola bobina. El factor de
proporcionalidad k se puede calcular a partir del radio
de la bobina R = 147,5 mm y el número de espiras N =
124 por bobina:
H
I k B
⋅ =
mit
A
mT
756 0
Am
Vs
10 4
5
4
7 2
3
,
R
N
k
= ⋅ ⋅ π ⋅ ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= −
De esta manera se conocen todas las magnitudes nece-
sarias para determinar la carga específica del electron.
5. Aparatos requeridos adicionalmente
1 Fuente de alimentación de CC 300 V (230 V, 50/60 Hz)
U8521371-230
o
1 Fuente de alimentación de CC 300 V (115 V, 50/60 Hz)
U8521371-115
y
1 Fuente de alimentación de CC 20 V, 5 A (230 V, 50/60 Hz)
U33020-230
o
1 Fuente de alimentación de CC 20 V, 5 A (115 V, 50/60 Hz)
U33000-115
o
1 Fuente de alimentación de CC 500 V (230 V, 50/60 Hz)
U33000-230
o
1 Fuente de alimentación de CC 500 V (115 V, 50/60 Hz)
U33000-115
1 Par de bobinas de Helmholtz U8481500
1 o 2 Multímetro analogico AM50 U17450
Cables de experimentación de seguridad
6. Manejo
6.1 Montaje
• Se coloca el tubo de haz fino entre las bobinas de
Helmholtz.
• Para poder observar mejor el haz de electrones, se
debe realizar el experimento en un cuarto oscuro.