Cálculo de la masa del electrón: métodos y fórmulas para su determinación

Mariam Letizia Reyes Rey abril 6, 2023 6 min de lectura

La masa del electrón es una magnitud fundamental en la física moderna que ha sido objeto de estudio y cálculo durante muchas décadas. Conocer su valor es esencial para entender el comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas. En este artículo te explicamos la teoría del electrón, la historia del cálculo de su masa, los métodos y fórmulas para calcularla, así como sus aplicaciones en la física moderna.

Teoría del electrón

El electrón es una partícula subatómica con una carga negativa elemental de -1,602 x 10^-19 culombios. Fue descubierto por el físico británico J.J. Thomson en 1897 durante sus experimentos con tubos de rayos catódicos. El electrón es uno de los componentes principales del átomo y es responsable de la mayoría de las propiedades químicas de los elementos.

Definición de electrón

El electrón es una partícula elemental que forma parte del átomo. Tiene una carga negativa de -1,602 x 10^-19 culombios y una masa de 9,109 x 10^-31 kg.

Propiedades del electrón

Además de su carga y masa, el electrón tiene otras propiedades que lo caracterizan, como su espín, su momento angular y su momento magnético. Estas propiedades son esenciales para entender su comportamiento en diferentes situaciones.

Historia del cálculo de la masa del electrón

El cálculo de la masa del electrón ha sido un tema de investigación desde que se descubrió la partícula en 1897. A lo largo de la historia, varios científicos han desarrollado experimentos y métodos para calcular su masa con mayor precisión.

Experimento de Thomson

J.J. Thomson fue el primer científico en calcular la relación carga-masa del electrón en 1897. Lo hizo midiendo la desviación de los rayos catódicos en un campo magnético y eléctrico. Con esta medida, obtuvo una relación carga-masa de 1,76 x 10^11 culombios/kg.

Experimento de Millikan

En 1909, Robert Millikan realizó un experimento en el que midió la carga del electrón mediante la observación de gotas de aceite cargadas en un campo eléctrico. Con esta medida, pudo calcular la masa del electrón que era de 9,109 x 10^-31 kg.

Métodos para calcular la masa del electrón

Actualmente existen diferentes métodos para calcular la masa del electrón con mayor precisión. Estos son algunos de los más comunes:

Método de Thomson

Este método se basa en la medición de la relación carga-masa del electrón en un campo magnético y eléctrico. Con esta relación se puede calcular la masa del electrón mediante la fórmula de Thomson.

Método de Millikan

Este método se basa en la medición de la carga del electrón mediante la observación de gotas de aceite cargadas en un campo eléctrico. Con esta carga se puede calcular la masa del electrón mediante la fórmula de Millikan.

Método de Rayos X

Este método se basa en la medición de la difracción de los rayos X por los átomos. Con esta difracción se puede calcular la masa del electrón mediante la fórmula de Bragg.

Fórmulas para calcular la masa del electrón

Existen diferentes fórmulas para calcular la masa del electrón en función de las medidas que se realicen. Estas son algunas de las más comunes:

Fórmula de Thomson

La fórmula de Thomson para calcular la masa del electrón es: m = 2eV/B^2r^2, donde e es la carga del electrón, V es el voltaje aplicado, B es la intensidad del campo magnético y r es el radio de la trayectoria del electrón.

Fórmula de Millikan

La fórmula de Millikan para calcular la masa del electrón es: m = 6πηrvt/qE, donde η es la viscosidad del aire, r es el radio de la gota de aceite, v es la velocidad terminal de la gota, t es el tiempo de caída, q es la carga de la gota y E es la intensidad del campo eléctrico.

Aplicaciones de la masa del electrón

La masa del electrón es una magnitud fundamental en la física moderna y tiene numerosas aplicaciones en diferentes campos, como la química, la electrónica y la física de partículas. Por ejemplo, se utiliza para calcular la energía de los electrones en los átomos y para entender el comportamiento de los materiales conductores.

Conclusión

La masa del electrón es una magnitud fundamental en la física moderna que ha sido objeto de estudio durante muchas décadas. Conocer su valor es esencial para entender el comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas. En este artículo te hemos explicado la teoría del electrón, la historia del cálculo de su masa, los métodos y fórmulas para calcularla, así como sus aplicaciones en la física moderna.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la unidad de medida de la masa del electrón?

La unidad de medida de la masa del electrón es el kilogramo (kg).

¿Quiénes fueron Thomson y Millikan y qué aportaron al cálculo de la masa del electrón?

J.J. Thomson y Robert Millikan fueron dos físicos que realizaron experimentos para calcular la masa del electrón. Thomson calculó la relación carga-masa del electrón y Millikan midió la carga del electrón y con ella pudo calcular su masa.

¿Cómo se relaciona la masa del electrón con otras partículas subatómicas?

La masa del electrón es una de las más pequeñas entre las partículas subatómicas, junto con la del neutrino. Es aproximadamente 1/1836 veces la masa del protón.

¿Qué importancia tiene el cálculo de la masa del electrón en la física moderna?

El cálculo de la masa del electrón es esencial para entender el comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas. Además, tiene numerosas aplicaciones en diferentes campos, como la química, la electrónica y la física de partículas.