Cómo jugar a Haz de electrones
- Elige una prueba y lee en la tarjeta las placas, el campo y el haz.
- Usa E = V ÷ d, a = q·E ÷ m, t = L ÷ v₀ e y = ½·a·t², en metros, segundos y culombios.
- Escribe tu predicción y pulsa Iniciar. La partícula se dispara a cámara lenta; tu predicción es la trayectoria naranja a trazos.
- Compara la trayectoria luminosa con la tuya naranja, dentro de las placas y en el panel derecho.
Un campo uniforme curva un haz
Dos placas paralelas separadas d, con un voltaje V entre ellas, crean un campo uniforme E = V ÷ d que apunta de la placa + a la placa −: un voltio por metro es un newton por culombio. Una carga q allí siente la misma fuerza q·E en todas partes, así que una partícula disparada en línea recta entre las placas se mueve como una pelota lanzada de lado: su velocidad a lo largo del tubo sigue siendo v₀, mientras que a través del tubo acelera de forma constante, a = q·E ÷ m. Su trayectoria es una parábola, y = ½·a·(x ÷ v₀)², y al salir de las placas sigue recta. Un electrón es tan ligero que un campo modesto le da una aceleración de unos 10¹⁵ m/s², y la gravedad no importa nada. Un protón con la misma carga en tamaño se desvía hacia el otro lado y unas 1836 veces menos. Los antiguos televisores de tubo, los osciloscopios y las impresoras de chorro de tinta dirigen haces así.
Un modelo de aprendizaje acotado
El campo es uniforme entre las placas y nulo fuera de ellas, sin efectos de borde. La partícula entra por el eje, mantiene su velocidad a lo largo del tubo y acelera de forma constante a través de él, así que su altura es una parábola entre las placas y una recta después; si llega a una placa, se detiene en ella en ese mismo instante. Se ignora la gravedad: aquí es unas 10¹⁴ veces más débil que la fuerza eléctrica. En todas las pruebas la velocidad se mantiene por debajo del 9 % de la velocidad de la luz, así que el modelo no es relativista. Cada prueba dura unos nanosegundos y se ralentiza para que tarde unos 4 s. Las respuestas dentro del 2 % son correctas.