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ELECTRICIDAD

Nee 12* - Un haz constituido por neutrones, electrones y protones, todos con igual velocidad, penetra en un campo vertical uniforme y se divide en otros tres haces A, B y C como indica la figura. Desprecie el efecto de la gravedad e indique a cuál tipo de partículas corresponde cada haz. Indique también qué se puede decir acerca del sentido del vector campo eléctrico.

El campo eléctrico divide el haz porque desvía hacia un lado los cuerpos cargados positivamente y hacia el otro lado a los cuerpos cargados negativamente. Y, lógicamente, no desvía a los cuerpos que no poseen carga eléctrica.

Evidentemente el haz B está integrado por neutrones. El A y el C se desvían para lados opuestos, son los electrones y los protones... pero ¿cuál es cuál?

Para responder esa pregunta tenés que tener en cuenta que la fuerza que produce el desvío actúa sobre cada partícula individual e individualmente. Y además tenés que saber que es exactamente la misma fuerza la que se hace sobre un protón que sobre un electrón, ya que ambas partículas tienen exactamente la misma carga, con la única diferencia que la del electrón es negativa mientras que la del protón es positiva.

F = E . q

La clave para distinguirlos proviene de la Ley de Newton:

F = m . a

Aunque tienen la misma carga, no tienen la misma masa. La masa del protón es unas 1.800 veces mayor que la del electrón. Por lo tanto una misma fuerza generará sobre el electrón una aceleración (en nuestro caso, un desvío) 1.800 veces mayor.

Por lo que no quedan dudas de que el haz A está integrado por protones y el C por electrones.

A: protones, B: neutrones, C: electrones

Y el sentido del campo vertical... se puede razonar de varias formas, pero un principiante debe razonarlo de la siguiente manera. Una forma sencilla de lograr un campo uniforme es colocar dos superficies horizontales cargadas, una en el piso con cargas de un signo y otra en el techo con cargas del signo opuesto (tenés un ejemplo acá). En nuestro caso tendremos que poner cargas positivas en el piso y negativas en el techo, de ese modo los electrones se desviarán hacia abajo y los protones hacia arriba. Como las líneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las negativas, la dirección del campo que está orientado de la misma manera que las líneas de campo, debe apuntar hacia arriba.

E: hacia arriba

¿Estará justificado el despreciar la fuerza de gravedad? Absolutamente... el desvío producido por la fuerza de gravedad sobre estas partículas es miles de billones de veces inferior a los que produce la fuerza eléctrica.

* Tomado de Física 3, de Hugo Medina Guzmán, Lima, PUCP, 2009.

Desafío: ¿Por dónde desviarían las partículas alfa, formadas por dos protones y dos neutrones?