Experimento 29 O efeito de um campo elétrico no movimento de partículas carregadas

Prévia do material em texto

EJN Página 1 
 
29 O efeito de um campo elétrico no movimento de 
partículas carregadas 
Objetivo 
Estudar o efeito do campo elétrico no movimento de partículas carregadas. 
 
 
Procedimento 
1-Uma vez aberto o Virtual Physics e selecione Effect of an Eletric Field on Moving Charges na 
lista de experimentos. O programa vai abrir a bancada de física quântica (Quantum). 
 
2-O experimento está montado em cima da mesa, onde temos um canhão de elétrons (Elec-
tron Gun) que está no lado esquerdo da mesa e no lado direito da mesa temos uma tela de 
fósforo verde (Phosphor Screen) que irá detectar os elétrons (-). Clique no botão verde-
vermelho (On/Off) para ligar a tela de fósforo verde. 
 
EJN Página 2 
 
4-Clique na mesa de experimentos e arraste para esquerda, e em seguida arraste a janela do 
detector de fósforo verde para a direita, evitando a sobreposição. Clique no botão (Grid) na 
tela de fósforo verde. Clique nos botões acima e abaixo dos dígitos para modificar o campo 
elétrico (Electric Field) localizado no centro da mesa, quando você clicar vai aparecer uma 
mãozinha. Observe o ponto iluminado na tela do detector. Vá ajustando o campo elétrico de 1 
em 1 V até 10 V (muita atenção para não clicar entre os dígitos, pois isso muda a posição do 
ponto decimal; para mudar o ponto decimal de volta, clique onde ele estava originalmente). 
 
 
5- Qual o comportamento do ponto luminoso na tela de fósforo verde à medida que a diferen-
ça de potencial entre as placas aumenta? Por quê? 
R: Para cada Volt incrementado, o ponto luminoso dá um pequeno salto para a esquerda e 
com 10V temos um deslocamento de aproximadamente 3,8 divisões para a esquerda confor-
me pode ser visto na figura abaixo. Isto acontece porque ao ser aplicada uma diferença de 
potencial entre as placas, é produzido um campo elétrico horizontal, o qual, interagindo com a 
carga negativa dos elétrons que foram emitidos pelo canhão, produz uma força sobre cada 
elétron desviando horizontalmente a trajetória dos mesmos (quanto maior a ddp aplicada, 
maior será o desvio). 
 
 
 
 
6- Aumente a corrente elétrica do canhão de elétrons para 1A, clicando acima do dígito das 
centenas no controlador (o segundo visor da esquerda para a direita). O que acontece com o 
ponto luminoso na tela de fósforo verde? Por quê? 
R: O brilho do ponto luminoso fica mais intenso, porque a taxa de elétrons por segundo que se 
choca contra a tela de fósforo aumenta. 
 
 
7- O que acontece com o ponto luminoso quando você aumenta a energia cinética do feixe de 
elétrons? Por quê? 
EJN Página 3 
 
R: Diminui o desvio dos elétrons e relação ao centro da tela, pelo fato de passarem com maior 
velocidade entre as placas a ação da força elétrica dura menos tempo ocasionando um desvio 
menor. 
 
 
8- Agora vamos trocar o modo de emissão para partículas alfa, zerando o medidor de campo 
elétrico ajustando os valores até o ponto luminoso ficar no ponto central da tela de fósforo 
verde. 
 
9-Devolva o canhão de elétrons arrastando para ao balcão do almoxarifado (Stockroom). Cli-
que no almoxarifado para entrar e clique duas vezes no canhão de elétrons para devolvê-lo à 
prateleira. Clique duas vezes na fonte de partículas alfa (Alpha Source) para selecioná-la ou 
arraste-a para o balcão. Clique na seta verde Return to Lab para voltar à bancada. Arraste a 
fonte de partículas alfa para a mesa, colocando-a no mesmo lugar em que estava o canhão de 
elétrons. Clique (On/Off) para abrir a janela da fonte de partículas. Qual a posição do ponto 
luminoso na tela de fósforo? 
R: No centro da tela 
 
10-Altere o campo elétrico de V (volts) para kV (quilovolts) clicando no botão acima da unida-
de (tem que aparecer uma mãozinha), observe que o movimento do ponto luminoso enquanto 
você aumenta a diferença de potencial de 0 kV para - 5,9 kV, é pequeno. Qual o lado que o 
ponto luminoso se deslocou? 
R: O ponto luminoso se deslocou ligeiramente para a esquerda do centro da tela. 
 
11- Por que é necessária uma diferença de potencial maior para mover as partículas alfa em 
relação ao feixe de elétrons? 
R: Precisamos de mais energia devido à massa da partícula alfa ser maior. 
 
 
12- Qual o comportamento do feixe quando mudamos o sinal para positivo? 
R: O ponto luminoso se deslocou ligeiramente para a direita do centro da tela. 
 
13-Do que é formada uma partícula alfa? 
R: Partículas alfa ou raios alfa são partículas carregadas, compostas por dois prótons e dois 
nêutrons, sendo, portanto, núcleos de hélio. Apresentam carga positiva +2 e número de massa 
4.