Um íon positivo, viajando inicialmente para dentro da página, é disparado através da abertura de um ímã em forma de ferradura. O íon é desviado para cima, para baixo, para a esquerda ou para a direita? Explicar.
Passo 1
O enunciado diz que um íon positivo entra “para dentro da página” (velocidade
apontando para dentro da folha) passando pelo espaço entre as duas pernas de um ímã em forma de ferradura. Precisamos usar a lei de Lorentz para cargas em campo magnético, que diz que
onde
. Para aplicar, vamos determinar o vetor campo
dentro do vão do ímã.
Passo 2
Dentro do vão de um ímã de ferradura, as linhas de campo magnético vão do pólo norte (N) para o pólo sul (S). Se imaginarmos o ímã de frente para nós, tipicamente a perna esquerda é N e a direita é S, de modo que
aponta horizontalmente da esquerda para a direita, ou seja, na direção
.
Passo 3
Escolhemos um sistema de eixos:
→direita,
→para cima,
→para fora da página.
Como o íon vai “para dentro da página”,
Como o íon vai “para dentro da página”,
E já vimos que
Então
Pela regra da mão direita,
,
logo
logo
E como
,
que aponta na direção negativa de
, isto é, para baixo.
Resposta
O íon será defletido para baixo.