Elektromagnetismoa

Partikula kargatuen
mugimendua

Kargak jasandako
indarrak

Bohr-en atomoa

Osziloskopioa

Haziak banatzea

Motore ionikoa

Azeleragailu lineala

Karga/masa erlazioa
neurtzea

Oinarrizko karga-
unitatea neurtzea

Masen
espektrometroa

Ziklotroia

E eta B elkarren
perpendikularrak

Elektroien karga/masa erlazioa neurtzea

Saiakuntza

Programa honetan, Thomsonek XIX mendearen amaieran burutu zuen esperimentu ospetsuaren prozedura nagusia errepikatzen saiatuko gara.

Esperimentuak atal bi ditu:

1. Elektroi-sorta baten abiadura neurtzea, eremu elektriko bat eta eremu magnetiko bat erabiliz, biak elkarren perpendikularrak eta aldi berean elektroi sortaren abiaduraren perpendikularrak. Eremu bien intentsitateak doitu, elektroien ibilbidea zuzena izatea lortzen den arte.

2. Elektroien abiadura ezaguna denean, eremu magnetikoa ezabatu eta elektrikoa utzi bakarrik. Elektroien desbideratzea neurtzen karga/masa erlazioa kalkula daiteke.

Elektroi-sorta baten abiadura neurtzea

Espazioko eskualde batean eremu elektriko bat eta eremu magnetiko bat elkarren perpendikularrak badira, eta aldi berean elektroien abiaduraren perpendikularrak, abiaduren selektore bat osatzen dute: espazio horretan abiadura jakin bateko elektroiak ez dira desbideratzen eta beste guztiak ordea bai. Horretarako eremu elektrikoa eta magnetikoa zehazki hautatu behar dira.

• Eremu elektrikoak egiten duen indarra eremuaren beraren norabidekoa da, baina aurkako noranzkoan, karga negatiboa delako. Indar horren modulua hau da:  F_e= q·E
• Eremu magnetikoak egiten duen indarra biderketa bektorial baten norabidekoa da:  F_m=q·v´B . Eta bere modulua F_m=q·v·B. Berriz ere, karga negatiboa denez, indarraren noranzkoa v´B biderkadura bektorialaren aurkakoa da.

Elektroiak ez dira desbideratzen indar biak berdinak badira eta aurkako noranzkoaz:

Beraz, selektorea zeharkatuko dute zuzen eta desbideratu gabe, v= E/B abiadura duten elektroiek soilik.

Elektroiaren karga/masa erlazioa neurtzea

Elektroi-sortaren ibilbidea kondentsadore baten xaflen artean, osziloskopioaren orrian zehazki aztertzen da, baina higiduraren ekuazioak berridatziko ditugu:

Mugimendua kondentsadorearen xaflen artean

Eremu magnetikoa itzaltzen badugu, elektroiari indar elektrikoak bakarrik eragiten dio:  F=qE , indar konstantea kondentsadorearen barruan eta elektroien abiaduraren perpendikularra. Erabili behar diren ekuazioak azelerazio konstantedun higidura parabolikoarenak dira:

Eta kondentsadorearen luzera L bada, elektroia xaflen artetik irtetean, y desbideratze bertikala izango du:

Mugimendua kondentsadoretik kanpo

Elektroia kondentsadorearen xaflen artetik irten denean, D distantziara dagoen pantailaraino higidura zuzen eta uniformea jarraituko du, eta pantailan izango duen d desbideratze bertikal totala:

Hemen v_y eta v_x elektroiaren abiadura-bektorearen osagaiak dira, justu elektroia kondentsadorearen xaflen artetik irteten den aldiunean,  x=L.

Saiakuntza

Programa interaktiboak zenbaki aleatorio bat sortzen du elektroien v₀  abiadura adierazteko.

Idatzi:

• Eremu elektrikoaren intentsitatea (bider 10000), dagokion laukian.
• Eremu magnetikoaren intentsitatea gaussetan (1 gauss=10^-4 T), dagokion laukian.

Lehenik Abiadura botoia aukeratu eta Ibilbidea botoia sakatu.

Ibilbidea ez bada zuzena eremu elektrikoaren edota magnetikoaren balioak aldatu beharko dira. Errepikatu behin eta berriz ibilbide zuzena lortu arte (elektroiak justu erdian jo behar du).

Ezabatu botoia klikatu, lehen atal honetan lortutako ibilbide guztien arrastoak garbitzeko.

Adibidea:

Idatz ditzagun:

• Eremu elektrikoaren laukian 4.15
• Eremu magnetikoaren  laukian 3.0

Sakatu Ibilbidea botoia eta demagun justu elektroiak zuzen eta desbideratu gabe erdian jotzen dutela.

Elektroiaren abiadura E eremu elektrikoaren eta B eremu magnetikoaren arteko zatidura izango da, alegia v= E/B . Kontutan izan eremu elektrikoa bider 10000 egin dela eta eremu magnetikoa gauss-etan idatzi dela (0.0001 T). Beraz elektroien abiadura:

Bila itzazu beste eremu elektriko eta eremu magnetiko batzuk, elektroien desbideratze nulua ere ematen dutenak, alegia E/B erlazioa konstante mantendu ezkero ibilbide zuzena lortuko da berriz ere.

Elektroiaren karga/masa erlazioa neurtzea

Lehen atalean elektroien abiadura kalkulatu ondoren, Karga/masa botoia markatu eta eremu magnetikoa itzaliko da.

Idatzi:

• Eremu elektrikoaren intentsitatea bere laukian (bider 10000).

Ibilbidea botoia klikatu eta neurtu pantailan d desbideratzea milimetrotan.

Lehen atalean elektroiaren v₀ abiadura kalkulatu denez, kondentsadorearen luzera ezaguna denez, L=4 cm, eta pantailarainoko distantzia ere ezaguna denez, D=12 cm, lehen aipatutako formulan ordezkatu zenbaki guztiak eta q/m erlazioa kalkulatu. Kontutan izan, unitateetarako, sistema internazionalera pasa behar direla zenbaki guztiak.

Adibidea:

Eremu elektrikoaren balioa aukeratzen bada: E=50000 N/C. Eta demagun pantaila fluoreszentean elektroi-sorta desbideratzen dela:

d=2.6 mm.

Kalkula ezazu q/m erlazioa behin eta berriz, eremu elektriko ezberdinak erabiliz.

Elektroiaren  q/m erlazioak zehazki hau balio du: