Tubo de Crookes

[China]

Buenas, he visto un video explicativo de este experimento, y tengo alguna duda, la corriente de electrones que forma los rayos catódicos circula hacia afuera del tubo?? es decir esa corriente de electrones es aportada desde el exterior o se pierden electrones del cátodo y llegan al ánodo?? supongo que la corriente entra y sale del tubo no?? de que materiales han de ser cátodo y ánodo de ese tubo??

[Alriga]

Grosso modo, sin excesivo rigor, funciona más o menos así:

• El tubo es estanco y contiene un gas (o aire) a baja presión (inferior a la atmosférica) en su interior.
• En un extremo de su interior se sitúa un ánodo metálico conectado al (+) de una batería externa de corriente continua.
• En el otro extremo de su interior se sitúa un cátodo metálico conectado al (-) de la batería externa.
• Se conecta la batería, (más de 1000 V) que establece esa diferencia de potencial (alta tensión) entre el ánodo (+) y el cátodo (-)
• Esa diferencia de potencial (=campo eléctrico) ioniza el gas del interior del tubo.
• Los electrones arrancados del gas (muy ligeros) vuelan hacia el ánodo positivo rápido y en línea recta, son los “rayos catódicos” que impactan y son absorbidos por el ánodo.
• Los iones positivos del gas (mucho más pesados que los electrones) inician su movimiento más lento hacia el cátodo.
• El cátodo proporciona electrones, que obtiene de la batería, inyectándolos en el gas y neutralizando los iones que se le acercan.
• El cátodo proporciona tantos electrones procedentes de la batería, como electrones arrancados del gas chocan contra el ánodo y son absorbidos por él.

Saludos.

[China]

Muchas gracias Alriga!!! en algunos de los puntos que has explicado (bien que haya sido a grosso modo, porque si aun así tengo dudas, pues más en profundidad, las dudas serian mayores), como digo me han surgido dudas que pongo abajo, por si es posible me aclares, gracias..

*]El tubo es estanco y contiene un gas (o aire) a baja presión (inferior a la atmosférica) en su interior.[*]En un extremo de su interior se sitúa un ánodo metálico conectado al (+) de una batería externa de corriente continua.

Respecto esto no entiendo por qué si el ánodo del tubo es el electrodo +, se conecta al + de la batería, no debería ser al de signo opuesto??[*]En el otro extremo de su interior se sitúa un cátodo metálico conectado al (-) de la batería externa.

Respecto esto no entiendo por qué si el cátodo del tubo es el electrodo - , se conecta al - de la batería, no debería ser al de signo opuesto??[*]Se conecta la batería, (más de 1000 V) que establece esa diferencia de potencial (alta tensión) entre el ánodo (+) y el cátodo (-)[*]Esa diferencia de potencial (=campo eléctrico) ioniza el gas del interior del tubo.

Entiendo lo del campo, y supongo que al conectar los electrodos de la batería a los del tubo, solo se somete a los electrodos de tubo a diferente potencial, pero no circula corriente desde la batería porque en el tubo hay vacío no?[*]Los electrones arrancados del gas (muy ligeros) vuelan hacia el ánodo positivo rápido y en línea recta, son los “rayos catódicos” que impactan y son absorbidos por el ánodo.

Entiendo que como preguntaba en el punto anterior, no circula por el tubo corriente de la batería, si no que los electrones del gas ionizado forman esa corriente .. que los electrones sean absorbidos por el ánodo significa que el material del ánodo se reduce?[*]Los iones positivos del gas (mucho más pesados que los electrones) inician su movimiento más lento hacia el cátodo.[*]El cátodo proporciona electrones, que obtiene de la batería, inyectándolos en el gas y neutralizando los iones que se le acercan.

Para que el cátodo proporcione electrones que provienen de la batería, no implica que este cátodo debe estar unido al ánodo que es desde donde salen los electrones en la batería??
Y estos electrones que llegan al cátodo de la batería que hacen reducir a los cationes del gas?[*]El cátodo proporciona tantos electrones procedentes de la batería, como electrones arrancados del gas chocan contra el ánodo y son absorbidos por él.[/LIST]Saludos.[/QUOTE]

[Alriga]

Hola China, mira la definición de ánodo en el diccionario de la RAE, se lee: "electrodo positivo" La manera de conseguir que un electrodo metálico sea positivo es conectarlo al positivo de la pila. Del mismo modo, la definición de cátodo en la RAE es "electrodo negativo": si quiero conseguir que un terminal sea cátodo, debo conectarlo al negativo de la pila. Es como en una electrólisis, el ánodo es (por definición) el terminal conectado al positivo de la batería y el cátodo el conectado al negativo de la batería:

Cuando conectamos la alta tensión "U" entre ánodo y cátodo del Tubo de Crookes (dibujo de abajo) aparece el campo eléctrico en el interior del tubo, que no está vacío, contiene gas (o gases si es aire) a menor presión que la atmosférica. Inicialmente no pasa corriente. Pero el campo eléctrico al actuar sobre el gas lo empieza a ionizar inmediatamente. El primer electrón arrancado del gas, acelerado hacia el ánodo, que colisiona con él y es absorbido ahí, es el primer "cuanto" de corriente eléctrica. Para compensar esa absorción, la batería proporciona un electrón que emerge del cátodo y va a parar al gas, se recombina con un ion positivo del gas y vuelve a quedar gas neutro. Más electrones son arrancados de átomos del gas por el campo eléctrico e impactan con el ánodo, para cada electrón absorbido por el ánodo, la batería proporciona otro electrón que emerge del cátodo y va al gas a recombinarse.

Imagínate que en régimen permanente llega al ánodo 1 electrón procedente del gas ionizado cada segundo y consecuentemente, sale del cátodo proporcionado por la batería al gas, también 1 electrón cada segundo. La corriente eléctrica es carga/tiempo y la carga de un electrón es 1.6E-19 C. Por lo tanto la corriente que circulará por el circuito será:

$I=\dfrac Q t=\dfrac{1.6\cdot 10^{-19}}1=1.6\cdot 10^{-19}$ A

Si la tensión que proporciona la batería es por ejemplo U=10kV, el Tubo de Crookes se comporta como una simple resistencia de:

$R=\dfrac U I=\dfrac{10000}{1.6\cdot 10^{-19}}=6.25\cdot 10^{22} \ \Omega$

Y la potencia proporcionada por la batería es:

$P=U\cdot I=10000\cdot 1.6\cdot 10^{-19}=1.6\cdot 10^{-15}$ W

Saludos.

[China]

Comprendido Alriga muy clara la explicación.

[China]

Hola, sigo leyendo cosas sobre este asunto y me surge una nueva duda sobre el mismo, Thomson, definió la existencia del electrón con un experimento usando este tubo de rayos catódicos, en una descripción de lo que hizo Thomson dice :
" Los experimentos anteriores no habían podido probar esto, pero Thomson creyó que el vacío en el tubo no era lo suficientemente bueno y encontró otras formas de mejorar bastante la calidad. Para esto, construyó un tubo de rayos catódicos ligeramente diferente, con un revestimiento fluorescente en un extremo y un vacío casi "perfecto.


En este caso, si el vacío es la ausencia de materia, no había gas en el interior para ionizar?? qué pasa entonces? en general en un tubo de rayos catódicos por qué se necesita baja presión? Gracias

[Alriga]

Es que en el Tubo de Crookes hay gas que se ioniza y proporciona los electrones, y en el Tubo de Rayos Catódicos (CRT) hay vacío, no son lo mismo. En el tubo de rayos catódicos los electrones se obtienen arrancándolos directamente de la superficie del cátodo calentando éste con un filamento incandescente, y vuelan hasta el ánodo a través del vacío. El funcionamiento del CRT en su uso como monitor de imagen lo expliqué en el hilo maltitulado Ruptura dieléctrica

Saludos.