UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LICENCIATURA PLENA EM FÍSICA

Prática 2: Carga esp...
Objetivos
-

Determinar a razão carga/massa do elétron;

Material
-

Tubo de raios catódicos CENCO;
Bobinas de Helmholtz;
...
centrípeta, de forma que temos a seguinte expressão:

, onde r

é o raio da trajetória descrita pelo feixe. Unindo as duas...
Questionário (respostas)
1. Qual o valor médio da razão carga/massa obtido experimentalmente?
R: 7,21 x 1010 C/Kg.
2. Qual...
vemos que o raio é inversamente proporcional a intensidade do campo
magnético.

Conclusão
O experimento é sem dúvida muito...
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Pratica 2 - Carga específica do Elétron

1.069 visualizações

Publicada em

Relatório da prática 2 da disciplina Princípios de Física Moderna - Física UFC.

Publicada em: Educação
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
1.069
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
2
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
25
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Pratica 2 - Carga específica do Elétron

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA LICENCIATURA PLENA EM FÍSICA Prática 2: Carga específica do elétron Elissandro Aquino Mendes(343766) Disciplina: Princípios de Física Moderna Professor: José Alves Fortaleza 2013
  2. 2. Objetivos - Determinar a razão carga/massa do elétron; Material - Tubo de raios catódicos CENCO; Bobinas de Helmholtz; Voltímetro; Fonte de tensão múltipla (6.3VAC; 0…300VAC e 0…12VDC); Fonte de tensão/corrente (0..32V e 0…5A DC); Cabos; Fundamentos Tendo sua existência postulada pelo físico irlandês George Johnstone Stoney (1826-1911) como resultado de seus trabalhos em eletroquímica, o qual também cunhou o nome elétron e o considerava como sendo uma “partícula fundamental da eletricidade”. Sua descoberta se deu devido aos trabalhos de J.J. Thomson (1853-1940) ao estudar os tubos de raios catódicos, ele também estabeleceu claramente o elétron como uma partícula fundamental. Entretanto as características do elétron ainda tinha que ser determinadas; Tal objetivo foi atingido como resultado dos trabalhos de Robert Andrews Milikan (1868-1953) com a famosa experência da gota de óleo. Nessa prática iremos nos deter em observar o comportamento de um feixe de elétrons submetidos a uma região, onde se fez vácuo, e com a existência de campos cruzados elétrico e magnéticos. Para gerar o campo magnético iremos nos valer de um par de bobinas e das característica de que em tais arranjos o campo no centro da bobina é perpendicular ao plano da espira e tem seu módulo dado por: Os elétrons do feixe serão acelerados pelo campo elétrico e irão adquirir enérgia cinética, conforme a seguinte expressão: , sabemos também que a força magnética, surgida devido a presenção do campo magnético gerado pelas espirar, irá alterar a direção do feixe, agindo assim como força
  3. 3. centrípeta, de forma que temos a seguinte expressão: , onde r é o raio da trajetória descrita pelo feixe. Unindo as duas últimas expressões, obtemos uma maneira de calcularmos a relação carga-massa: , onde U é a diferença de potencial geradora do campo elétrico e B o campo magnético gerado pela espira, do qual o módulo é dado pela expressão anteriormente determinada. Dessa feita poderemos medir a relação carga-massa a partir de característica externa facilmente mensuráveis. Procedimento Medição da razão carga/massa do elétron Realizamos a montagem do aparato conforme orientado no texto do procedimento. Tomamos o cuidado de mantermos as correntes e tensões dentro dos padrões estabelecidos pelo fabricante e também citados no texto, evitando assim redução da vida útil e/ou danos aos equipamentos. Por fim,realizamos as medições e as sumarizamos na tabela abaixo: U (V) I (A) B (T) r (cm) e/m (C/kg) 50,0 2,11 1,46 x 10-3 2,0 1,17 x 1011 54,9 2,72 1,89 x 10-3 2,0 7,42 x 1010 60,1 3,12 2,17 x 10-3 2,0 6,41 x 1010 64,9 3,34 2,32 x 10-3 2,0 6,04 x 1010 70,0 3,48 2,42 x 10-3 2,0 6,00 x 1010 75,0 3,68 2,55 x 10-3 2,0 5,75 x 1010 Prosseguindo com a orientação do procedimento, reduzimos a corrente aplicada nas bobinas a zero e mudamos a polaridade. Repetimos os procedimentos para obtermos novamente um feixe de elétrons e notamos que com a inversão de polaridade o semicirculo passou a forma-se em sentido contrário ao sentido inicial.
  4. 4. Questionário (respostas) 1. Qual o valor médio da razão carga/massa obtido experimentalmente? R: 7,21 x 1010 C/Kg. 2. Qual o erro percentual do valor obtido para e/m em relação ao valor conhecido da literatura? R: Utilizando os valores para a carga do elétro e para a massa, encontramos o valor de 1,76 x 1011 C/Kg. Em relação ao valor médio obtido no experimento temos um erro de cerca de 67%. 3. Qual o valor máximo do campo magnético B, usado (por você) nessa prática ? R: O valor máximo foi de 2,55 mT. 4. Qual a energia cinética máxima dos eletróns (que você usou) durante o experimento? R: Fazendo uso da expressões II e IV, encontramos a seguinte expressão para a enérgia cinética (K) dos elétrons: , usando o valor obtido da literatura para a massa do elétron e os valores máximos para e/m e U, temos para o valor máximo da energia cinética: Kmáx = 3.93 x 10-18 J. Devemos realizar uma ressalva, pois, durante o experimento o arranjo que utilizamos inicialmente estava com problemas e refizemos as medidas usando outro arranjo, porém, como pode ser constatado pelo valores para e/m esse arranjo também encontrava-se com defeito, porém, não teriamos tempo hábil para refazer novamente. Acredito que o valor encontrado esteja errado. 5. Como, neste experimento, foi possível variar a energia cinética dos elétrons e qual o efeito desta variação sobre a trajetória dos mesmos mantendo o campo magnético constante ? R: Alterando-se a diferença de potencial U fornecida pela fonte 0..300V, ao aumentarmos seu valor,aumentar o raio da trajetória descrita pelo feixe para uma dada corrente aplicada às bobinas. 6. Como, neste experimento, foi possível variar a intensidade do campo magnético e qual o efeito da intensidade do campo sobre a trajetória dos elétrons, mantido o potencial, U, constante ? R: Pelas expressões deduzidas vimos que a intensidade do campo magnético é diretamente proporcional à intensidade da corrente aplicada às mesmas, portanto para varia-lo bastava varia a corrente aplicada às bobinas.O efeito sobre o raio da trajetória foi a redução do raio, pois, pelas expressões
  5. 5. vemos que o raio é inversamente proporcional a intensidade do campo magnético. Conclusão O experimento é sem dúvida muito bonito e impressiona. Faz uma ligação perfeita entre a teoria, donde a vemos comprovada e podemos perceber, ajustando os parametros, os efeitos da ação de campos cruzados, elétrico e magnético, em partículas carregadas. Infelizmente o resultado de algumas medições não ficaram dentro de uma margem de erro muito boa, devido a problemas nos aparelhos e pouco tempo para o refazimento das medições, porém, o experimento serviu ao propósito de dar vida as predições teóricas e aos efeitos dos campos cruzados. Bibliografia Fisica IV, Sears & Semansky 12ed. Física Básica, Moysés Nussenzveig.

×