Você monta um dispositivo para reproduzir a experiência da determinação da razão e/m de Thompson, com um potencial acelerador igual a 150 V e um campo elétrico com módulo igual a
.
a) A que fração da velocidade da luz corresponde a velocidade dos elétrons?
b) Qual é o módulo do campo magnético necessário?
c) Com esse campo magnético, o que ocorreria com o feixe de elétrons se você aumentasse o potencial acelerador para um valor superior a 150 v ?
a) A que fração da velocidade da luz corresponde a velocidade dos elétrons?
b) Qual é o módulo do campo magnético necessário?
c) Com esse campo magnético, o que ocorreria com o feixe de elétrons se você aumentasse o potencial acelerador para um valor superior a 150 v ?
Passo 1
Temos um feixe de elétrons acelerado por uma diferença de potencial de
V e submetido a um campo elétrico uniforme de módulo
N/C. Queremos determinar a velocidade resultante desses elétrons (conteúdo: conservação de energia), depois achar o campo magnético
que anule a deflexão (conteúdo: equilíbrio de forças elétricas e magnéticas) e, por fim, discutir o que acontece se aumentarmos
mantendo esse
.
Passo 2
Pela conservação de energia, a energia cinética ganha pelos elétrons é igual ao trabalho da diferença de potencial:
onde
C e
kg.
Logo
Logo
Para saber a fração da velocidade da luz, dividimos por
m/s:
Passo 3
No equilíbrio de forças, a força elétrica
é cancelada pela força magnética
, ou seja
. Daí
Passo 4
Se aumentarmos
mantendo
T, a nova velocidade
cresce
, fazendo
. Assim a força magnética passa a dominar e o feixe de elétrons não segue em linha reta: ele é curvado num arco circular no sentido dado por
.
Resposta
a)
m/s, ou
.
b) T.
c) Com V o campo magnético dominará e o feixe será desviado, descrevendo arco em vez de ir em linha reta.
b)
c) Com