Força de Lorentz em Cargas Elétricas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE 
SERGIPE
TRABALHO DE FÍSICA B
Força de Lorentz
Curso: 142 - Licenciatura em Física
Turma: N1
Turno: Noturno
Data: 06/10/2000
Professor: Marcelo Andrade Macedo
Equipe:
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Introdução
A força de Lorentz é também chamada de força magnética, ela surge quando uma 
carga elétrica se move através de um campo magnético.
Objetivo
1. Estudar o movimento de cargas elétricas em campos magnéticos uniformes.
2. Obter a relação e/m para o elétron.
Material utilizado
Tubo especial com unidade de produção 
e aceleração de feixes de elétrons
Amperímetro para a faixa 1mA – 3A dc
Bobinas de Helmholtz Fontes de tensão
Voltímetro para a faixa de até 300V Cabos diversos
Procedimento experimental
1. Qual é a grandeza mensurável e controlável neste arranjo experimental que permite 
variar a velocidade dos elétrons? Por que? Qual é a grandeza que permite mudar o 
valor do campo B ? Por que? Qual é a direção e o sentido de B no centro das duas 
bobinas?
• A tensão de aceleração do feixe de elétrons, porque o ganho de energia 
cinética dos elétrons é dado por 2
2
1 mveV = , a velocidade é diretamente 
proporcional a tensão.
• A corrente nas bobinas, porque o campo magnético é diretamente 
proporcional a corrente.
• Direção horizontal passando pelo eixo das bobinas e o sentido do campo 
depende do sentido da corrente, por exemplo, se a corrente for no sentido 
horário o campo tem o sentido para dentro da folha, e a corrente no sentido 
anti-horário o campo está saindo da folha.
2. Ligue as fontes de tensão. Forneça uma corrente de cerca de 1,4A às bobinas e uma 
certa tensão à unidade aceleradora dos elétrons (cerca de 100V serão o suficiente 
por enquanto!). A trajetória resultante dos elétrons é representada por uma linha 
iluminada e curva. Caso você não observe esta linha, tente explicar por que.
3. Experimente girar levemente o tubo em relação ao seu eixo longitudinal e observe o 
que ocorre com a trajetória dos elétrons. Procure explicar, com base nos seus 
conhecimentos sobre magnetismo, os efeitos observados.
• Quando o tubo é girado em relação ao eixo longitudinal, o ângulo formado entre 
a velocidade do elétron e o campo magnético da bobina é alterado fazendo com 
que a trajetória dos elétrons torne-se espiralada.
4. Mantendo a tensão constante, varie a corrente nas bobinas e explique o observado. 
Cuidado para não ultrapassar o valor máximo de 3A nas bobinas!.
• Quando aumentamos a corrente nas bobinas estamos aumentando a intensidade 
do campo magnético, isso faz com que o raio da trajetória dos elétrons diminua e 
vice-versa.
5. Mantendo a corrente fixa (em torno de 1,4A), varie a tensão e explique o fenômeno 
observado.
• Quando aumentamos a tensão estamos aumentando a velocidade dos elétrons 
portanto aumentando o raio da trajetória deles.
6. Fixe a tensão de aceleração de 60V e determine o valor da corrente para que o 
centro da trajetória coincida com o primeiro traço luminoso, correspondendo a uma 
circunferência de raio 0,02m. Repita o mesmo procedimento para os demais traços e 
anote os dados obtidos na 1ª linha da tabela 1.
7. Repita o procedimento do item 6 para valores de tensão de 20 em 20 volts até atingir 
240V. Anote os dados na tabela 1.
r =0,02m r =0,03m r =0,04m r =0,05m
U (volts) I (A) e/m I (A) e/m I (A) e/m I (A) e/m 
60 2,76 0,82 1,70 0,96 1,24 1,02 0,95 1,11
80 2,93 0,97 2,00 0,93 1,43 1,02 1,12 1,06
100 - 2,12 1,03 1,59 1,03 1,23 1,10
120 - 2,25 1,10 1,67 1,12 1,32 1,15
140 - 2,45 1,08 1,80 1,13 1,42 1,16
160 - 2,52 1,17 1,87 1,19 1,49 1,20
180 - 2,70 1,14 1,98 1,20 1,57 1,22
200 - 2,78 1,20 2,06 1,23 1,60 1,30
220 - 2,94 1,18 2,12 1,28 1,69 1,28
240 - - - 2,19 - 1,75 1,31
Tabela 1
Obs.
Incerteza do amperímetro = 0,03A
Incerteza do voltímetro = 2,5V 
Unidade de e/m = 1011 C/kg
Resultados e Discussão
1. Utilizando as equações ( ) 22
23
2
2
4
5
n
RKe
Ir
UK
m
e
oµ



== , onde n é o número de 
voltas e R é o raio das bobinas, calcule o valor de e/m, levando em conta que n = 
154 e R = 0,2m. Complete a tabela 1. Escolha alguns valores e calcule a incerteza 
através de propagação de erros.
• O cálculo da incerteza de e/m é dado por:
( )
2
32
2
23
2
2/
22 

 −
+

 −
+



= rIUme rI
KU
rI
KU
Ir
K
σσσσ
2. Utilizando os dados da tabela 1, calcule o valor médio de e/m com sua respectiva 
incerteza. Escolha entre a incerteza obtida por propagação e o desvio padrão, de 
acordo com os critérios já discutidos.
• Valor médio de e/m = 1,12 x 1011 
3. Levando em conta que a massa do elétron é 9,109 x 10-31 kg, calcule o valor da sua 
carga (e), e compare com o valor tabelado (e = 1,6021 x 10-19 C). Não esqueça de 
levar em conta as incertezas.
• e = 1,02 x 10-19 C 
Conclusão
A experiência nos mostrou que a força magnética (ou força de Lorentz) sobre uma carga 
elétrica depende da velocidade da carga e do campo magnético.
Bibliografia
Alonso Finn, Física
Caderno de experiências, laboratório de física II
	UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
	TRABALHO DE FÍSICA B
	Força de Lorentz
	Curso:
	Turma:
	Marcelo Andrade Macedo