EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-
-
Upload
julianne-morin -
Category
Documents
-
view
29 -
download
0
description
Transcript of EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-
![Page 1: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/1.jpg)
EM2011Serie de Problemas 02
-Aplicaciones-
G 09N38 AnamaríaUniversidad Nacional de Colombia
Depto de Física
Mayo 2011
![Page 2: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/2.jpg)
1.Dibuje un esquema que ilustre el principio de funcionamiento de un espectrómetro de masas y explicite dónde están las leyes de Maxwell
Aplicaciones
![Page 3: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/3.jpg)
Aplicaciones
Muestra Ionizada
++++
----
E
1. La muestra que se va a analizar
debe ser ionizada, es decir, se separa en iones cargados
2. Los iones pasan por unas placas con una gran diferencia de potencial y se aceleran ya que se ven afectadas por un
campo eléctrico
LEY DE COULOMB: Al pasar por un campo eléctrico, los
iones experimentan una fuerza (F = qE)
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
3. El haz de iones pasa a través de un campo magnético, lo que
curvará su trayectoria.
LEY DE LORENTZ: Al pasar por un campo magnético, los iones con velocidad v experimentan
una fuerza centrípeta (F = qv x B = mv2/r)
B
![Page 4: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/4.jpg)
Aplicaciones
4. Los iones impactan en diferentes zonas de un
detector dependiendo de su relación masa-carga (m/q) y envía señales a
un computador
LEY DE LORENTZ: Si despejamos el radio de curvatura tenemos que R = mv/qB, por lo que a mayor
masa, el radio de curvatura será mayor (se desviarán más de la
trayectoria original)
5. El computador recibe las señales, calcula la masa de los iones y
cuántos impactan en cada zona. Finalmente,
muestra el espectro.
masa# de
pa
rtícu
las
![Page 5: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/5.jpg)
Aplicaciones2. Dibuje un esquema que ilustre el principio de
funcionamiento de un magnetrón (el corazón de un horno de microondas) y explicite dónde están las leyes de Maxwell
Cátodo
Ánodo
Imanes
Vacío
![Page 6: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/6.jpg)
Aplicaciones
1. Cuando se aplica una diferencia de potencial al
magnetrón, los electrones del cátodo irán hacia el ánodo
debido al campo eléctrico que se genera entre ellos. Esto
ocurre por LEY DE COULOMB
2. Al mismo tiempo, los imanes generan un campo magnético. La trayectoria de los electrones
cambiará por la FUERZA DE LORENTZ, haciendo que se
muevan en forma de espiral
B
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
E. . . .
Convenciones
![Page 7: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/7.jpg)
Aplicaciones3. El movimiento de los
electrones genera una variación en el campo eléctrico que, por LEY DE FARADAY, produce un
campo magnético. La propagación de estos campos
son ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias
4. Las cavidades semicilíndricas que están en el ánodo ayudan a generar un efecto de resonancia
que permite “seleccionar” las ondas con una frecuencia y
longitud de onda determinada: las microondas. El resto son
amortiguadas.
![Page 8: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/8.jpg)
Diseño
Basado en la Leyes del electromagnetismo y resto de información que Usted ha aprendido en este curso de física diseñe un dispositivo, aparato, sistema, etc.
• Mi dispositivo es un recipiente que permita calentar su contenido en el momento que se requiera, por ejemplo, para llevar comida a cualquier lugar y poder calentarla incluso sin contar con un microondas u otro tipo de horno.
![Page 9: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/9.jpg)
Diseño
• El recipiente tendría en el fondo un circuito similar al mostrado arriba: un capacitor conectado a un resistor y un interruptor que impida que se descargue antes de tiempo.
![Page 10: EM2011 Serie de Problemas 02 -Aplicaciones-](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022072015/56813098550346895d96768e/html5/thumbnails/10.jpg)
• El capacitor se cargaría conectándolo a una fuente de tensión con anticipación. Al desconectarlo, es indispensable que el interruptor impida el paso de la corriente para evitar que el capacitor se descargue antes de tiempo.
• Al momento de necesitar calentar el contenido del recipiente simplemente se conecta el circuito (se “enciende” el interruptor) y se deja descargar el capacitor.
• Mientras esto sucede, hay una corriente pasando por el resistor, lo que genera calor según la Ley de Joule. Es el principio detrás de los hornos convencionales así que con la resistencia adecuada, el recipiente funcionaría de manera similar a un horno (sólo que portatil).
Diseño