Domanda:
PROBLEMA DI FISICA MAGNETISMO PER ESPERTI !!?
Mors Animi
2013-03-07 08:27:50 UTC
In un esperimento simile a quello condotto da J.J. Thomson per misurare la carica specifica dell'elettrone, le piastre del condensatore distano 5,40 cm e la differenza di potenziale applicata vale 1,45x10^3 V (volt). Gli elettroni percorrono una zona di campo elettrico di lunghezza x=10 cm e vengono deviati di y=2cm. Il campo magnetico che genera sugli elettroni una forza di verso opposto a quella elettrica è di 7,72x10^-4 T (tesla). Calcola sulla base di questi dati il valore della carica specifica dell'elettrone.

Soluzione : 1,8x10^11 C/kg

Ringrazio tutti in anticipo.
Tre risposte:
OldRaf
2013-03-07 14:34:19 UTC
A completamento di quanto riportato dall'amico Riccardo Momoli aggiungerei quanto appresso.

Se l'esperimento è condotto in modo simile a quanto fatto da Thomson

http://www.fis.unipr.it/~gigi/dida/Lab_Fis_Mod_I/thomson.pdf

si arriva alla conclusione che la carica specifica è

e/m = 2s·E/(l^2 H^2) = 1,8* 10^11 C/kg



Nel caso del nostro esercizio

s = 2 cm = 2*10^-2 m (è la deviazione y=2 cm)

E = ΔV /d = (1,45*10^3) /(5,40 *10^-2) = 2,69E+04 V/m

l = 10 cm = 0,1 m (è il percorso dell'elettrone x = 10 cm)

H = 7,72*10^-4 T (è il nostro campo magnetico, che in genere indichiamo con B)

abbiamo la conferma

e/m = 2s·E/(l^2 H^2) =

= 2*(2*10^-2)*·(2,69E+04)/((0,1^2)* (7,72*10^-4)^2) = 1,8E+11 C/kg
?
2013-03-07 16:44:25 UTC
Gli elettroni nella regione fra le placche hanno una velocità iniziale



v = dx/dt diretto lungo x



I campi elettrico e magnetico eserciteranno sull'elettrone le forze

Felettrica=eE ŷ

Fmagnetica=-evH ŷ

rispettivamente.



Dalla seconda legge di Newton si ha che, quando le forze elettriche e magnetiche siano variate in modo che la risultante sia nulla, si ha accelerazione nulla lungo l'asse y, e quindi si può risalire alla velocità degli elettroni secondo:



Fy=eE-eVH=0



da cui v=E/H



Se ora si annulla il campo magnetico, l'unica forza che agisce è dovuta al campo elettrico:

F=eE ŷ



La forza secondo x è nulla, mentre quella secondo y è costante. Si ha dunque:

y(t)= ½ a·t^2 = ½ Fy/m·t^2 =e·(E /2/m) · t^2

Che descrive un moto parabolico nel piano xy.



Il tempo t* necessario per attraversare la regione, di lunghezza l, nella direzione x è:

t*= l / v = l·H/E

In questo tempo, lo spostamento s lungo y vale:

s= e·E /2m (l·H/E)^2

da cui si ottiene per il rapporto e/m:

e/m=2s·E/(l^2 H^2)

il cui valore accettato oggi è: 1.7588196 1011 Ckg-1.
Hockey Platter Alberto
2013-03-07 16:28:30 UTC
Boh


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