Índex lista
Exercici anterior
Exercici posteriorExercici 0
Partícules en moviment dins un camp magnètic. Força de Lorentz
Solució mostrar
La força de Lorentz sobre un ió de càrrega q és
F = q v × B.
Quan s'iguala la força centrípeta a la força de Lorentz sobre l'ió
es pot aïllar el radi de la trajectòria
La velocitat dels ions a l'entrada del camp magnètic es calcula amb el principi de conservació de l'energia. Quan l'electró s'accelera dins un camp elèctric a través d'una diferència de potencial ΔV, la variació d'energia potencial elèctrica és q ΔV i aquesta energia es converteix en energia cinètica,
Es pot aïllar la velocitat dels ions
La velocitat es pot substituir dins l'Eq. (1) per calcular el radi
El ions de menys massa segueixen una trajectòria de radi més gran. El radis de les trajectòries dels ions dels dos isòtops de Niquel són
R1 = 0.500258 m
R2 = 0.508810 m
La diferència entre els radis és
R2 − R1 = 8.55 mm
Si es calculen les velocitats dels ions amb l'Eq. (2) s'obté, per als ions lleugers,
v1 = 99948.3 m/s,
i pels més feixucs,
v2 = 98268.4 m/s.
La diferència entre els radis de les trajectòries és notable i es mesura amb un instrument anomenat espectròmetre de masses. Els ions s'acceleren i entren pel mateix punt en una regió amb un camp magnètic uniforme (Fig. 1). El ions segueixen una trajectòria semicircular i impacten sobre una pantalla on hi ha una placa fotogràfica o un sensor. La mesura del radi permet determinar la relació càrrega/massa del ions i la massa si la càrrega és coneguda per altre mesures.
ocultar
Text, gràfics i disseny d'aquest lloc web:
Antoni Amengual Colom (Revisat: 2023), Departament de Física
Els continguts d'aquestes pàgines es poden usar sense modificar, retallar o refer amb finalitat educativa, sense ànim de lucre, citant l'autor de les pàgines i posant en lloc visible l'adreça d'aquest lloc web. Usau: "Exercicis d'Electromagnetisme· Antoni Amengual Colom · UIB url: http://dfs.uib.es/apl/aac/FGII23/".