Electromagnetismo Breve historia del concepto de campo El campo eléctrico El campo magnético Ley de Faraday Movimiento de partículas cargadas en un campo electromagnético Medida de la relación carga/masa Medida de la unidad fundamental de carga
El ciclotrón Materiales dieléctricos Paramagnetismo Ferromagnetrismo Cinemática Movimiento circular Aceleración normal |
El selector de velocidades | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
IntroducciónEl espectrómetro de Bainbridge es un dispositivo que separa iones que tienen la misma velocidad. Después de atravesar las rendijas, los iones pasan por un selector de velocidades, una región en la que existen un campo eléctrico y otro magnético cruzados. Los iones que pasan el selector sin desviarse, entran en una región semicircular donde el campo magnético les obliga a describir una trayectoria circular. El radio de la órbita es proporcional a la masa, por lo que iones de distinta masa impactan en lugares diferentes de la placa. El objetivo del programa consiste en contar el número de isótopos de un elemento, y hallar sus masas en unidades u.m.a. Para ello, se deberá seleccionar cuidadosamente la magnitud del campo eléctrico y del campo magnético, y medir sobre la escala graduada el diámetro de la órbita del ion. Con una calculadora, se hallará la masa en u.m.a de cada isótopo y se comprobará con el programa si hemos acertado o no en el cálculo.
El selector de velocidades El selector de velocidades es una región en la que existen un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de la velocidad del ion. En esta región los iones de una determinada velocidad no se desvían. El campo eléctrico ejerce una fuerza en la dirección del campo cuyo módulo es El campo magnético ejerce una fuerza cuya dirección y sentido vienen dados por el
producto vectorial
El ion no se desvía si ambas fuerzas son iguales y de sentido contrario. Por tanto, atravesarán el selector de velocidades sin desviarse aquellos iones cuya velocidad venga dada por el cociente entre la intensidad del campo eléctrico y del campo magnético.
Región semicircular
A continuación, los iones pasan a la región semicircular, donde el campo magnético hace que describan trayectorias semicirculares hasta que alcanzan la placa superior en la que quedan depositados. En la región semicircular el ion experimenta una fuerza debida al campo magnético,
cuya dirección y sentido viene dada por el producto vectorial Aplicando la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme, hallamos el radio de la trayectoria circular.
ActividadesElegir el elemento que se quiera analizar en la caja combinada desplegable titulada Elementos. Introducir los valores de la intensidad del campo eléctrico y del campo magnético. Modificar el valor del campo magnético (y en su caso del eléctrico) hasta que los radios de las semicircunferencias de cada isótopo se puedan medir lo mejor posible. Realizar varias medidas y determinar la masa de cada isótopo (ha de dar como resultado un número natural o próximo al mismo). Se tendrá en cuenta que
Comprobar que los valores hallados son los correctos pulsando en el botón Respuesta. Completar una tabla como la siguiente
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Instrucciones para el manejo del programaSeleccionar el elemento que se desea estudiar en la caja combinada desplegable titulada Elementos. Establecer el valor del campo eléctrico. Establecer el valor del campo magnético. Pulsar en el botón Trayectoria para observar las trayectorias de los distintos isótopos del elemento. Pulsar en el botón Respuesta para verificar nuestros cálculos. |
El espectrómetro
de masas
, cuyo módulo es 
, y cuyo módulo es 
.