La misurazione del rapporto carica/massa dell’elettrone (esperimento di Thompson), si basa sul presupposto che una carica elettrica (q), che si muove con velocità (v) in modo perpendicolare alle linee di un campo magnetico uniforme, viene sottoposta all’azione di una forza, nota come forza di Lorentz. Questa forza è perpendicolare alla velocità e quindi allo spostamento, non è una forza che compie lavoro, e non determina un cambiamento dell’energia cinetica della carica, e di conseguenza, non determina un cambiamento del modulo della sua velocità.

La forza di Lorentz assume il ruolo di una forza centripeta e agisce cambiando la direzione della velocità della carica facendola muovere con un moto circolare uniforme.

Mediante l’apparato per la determinazione di e/m, progettato e costruito in Giappone, gli studenti potranno:

• sperimentare e osservare gli effetti dei campi elettrici e magnetici su un flusso di elettroni;
• calcolare il rapporto tra carica e massa per un elettrone utilizzando il diametro del percorso circolare, la corrente applicata alle bobine di Helmholtz e la tensione utilizzata per accelerare gli elettroni;

Grazie a una scala incorporata in un righello in vetro inciso e rivestito di fosforo, questo apparato consente di eliminare la parallasse e di eseguire letture precise del diametro dell’orbita dell’elettrone. Il manuale degli esperimenti è in italiano e l’apparato è costituito da:

• un tubo a vuoto, con gas elio al suo interno;
• una bobina di Helmholtz e due bobine montate in parallelo con resistori variabili per regolare la corrente;
• un alimentatore (ad esempio alimentatore da 500 V/50 mA)

Ricordiamo che il progetto STEM è interamente visionabile al link