33 - O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas

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33 - O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas 
Objetivo 
Investigar o efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas. 
Introdução 
Partículas carregadas em repouso não são afetadas por campos magnéticos. No 
entanto, ao entrarem em movimento, elas são desviadas de suas trajetórias por um campo 
magnético. A descoberta de que elétrons em movimento são afetados por imãs foi essencial e 
ocorreu somente na virada do século XX. Atualmente, muitos equipamentos utilizam esse 
conhecimento, desde motores elétricos até televisões. Nos tubos de raios catódicos, por 
exemplo, imãs são utilizados para deslocar o fluxo de elétrons. A tela brilha assim que elétrons 
a atingem. Da mesma maneira, os campos magnéticos da Terra desviam as partículas com 
carga do Sol. Neste experimento, você vai estudar o efeito de um campo magnético sobre 
diferentes tipos de partículas carregadas. Habilidades em foco Observar, fazer previsões, 
elaborar hipóteses, tirar conclusões, aplicar conceitos. 
Procedimento 
1. Inicie o Virtual Physics e selecione The Effect of a Magnetic Field on Moving 
Charges na lista de experimentos. O programa vai abrir a bancada de física quântica 
(Quantum). O efeito de um campo magnético no movimento de partículas carregadas 
2. O experimento está montado sobre a mesa. O canhão de elétrons (Electron Gun), à 
esquerda da mesa, é a fonte de elétrons. Qual é a carga dos elétrons? 
R: 1000 elétrons por segundo e carga elétrica negativa. 
3. A tela de fósforo (Phosphor Screen), que detecta partículas com carga, está à 
direita. Ligue a tela de fósforo apertando o botão verde-vermelho (On/Off ). O que você 
observa? O que isso demonstra? 
R: Se observa um ponto luminoso que demonstra o feixe de elétrons incidindo na tela 
do fósforo. 
4. Arraste a janela do laboratório para baixo e para esquerda, e a janela da tela de 
fósforo para cima e para direita, diminuindo a sobreposição. Aperte o botão (Grid) na tela de 
fósforo. Ajuste o campo magnético (Magnetic Field) para 30 μT (microtesla), apertando três 
vezes o botão acima do dígito da dezena (cuidado para não clicar entre os dígitos, isso muda a 
posição do ponto decimal; para mudar o ponto decimal de volta, clique onde ele estava 
originalmente). O que acontece com o ponto iluminado na tela de fósforo? 
R: Se deslocou do centro para a direita. 
5. O que aconteceria com o ponto iluminado se a voltagem dos elétrons emitidos 
aumentasse? Por quê? 
R: O ponto na tela de fósforo irá mover para a esquerda porque os elétrons tem mais 
energia e não irá ser defletido tanto pelo campo magnético. 
6. Aumente a voltagem do canhão de elétrons clicando acima do dígito da centena no 
visor correto (o segundo da esquerda para a direita). Você não está aumentando o número de 
elétrons emitidos e sim a energia potencial dos elétrons emitidos. O que acontece com o ponto 
iluminado na tela de fósforo quando a voltagem é aumentada? Por quê? 
R: O ponto se moveu para a esquerda porque os elétrons tem mais energia que antes 
e já não sofrem tanta interferência do campo magnético. 
7. O que aconteceria com o ponto iluminado se você aumentasse a intensidade do 
campo magnético que o feixe de elétrons atravessa? Por quê? 
R: Quanto maior a intensidade aplicada maior será a deflexão sofrida pelo feixe de 
eletros. 
8. Teste sua previsão. Em seguida, clique nos dígitos para zerar o campo magnético, 
de modo que o ponto iluminado volte à região central da tela de fósforo. 
9. Arraste o canhão de elétrons para o balcão do almoxarifado (Stockroom). Clique 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 até a mesa e coloque-a onde estava o canhão de elétrons. Clique na 
fonte de partículas alfa para iniciar a emissão. O que aparece na tela de fósforo? Qual a carga 
das partículas alfa? 
R: A tela de fósforo aparece com o feixe de partículas alfa que esta sendo emitido pela 
fonte geradora. A partícula alfa com carga é positiva. 
10. Mude a unidade do campo magnético de μT para mT (militesla) clicando no botão 
acima da unidade. Clique três vezes no botão acima do dígito da centena para ajustar o campo 
magnético para 300 mT. Esse campo magnético é mil vezes mais forte do que o campo 
magnético utilizado anteriormente com o feixe de elétrons. Para qual direção se deslocou o 
ponto iluminado na tela de fósforo? 
R: Se desloca cada vez mais para o canto da esquerda. 
Compare a direção desse movimento com a direção do movimento do feixe de elétrons 
no campo magnético? 
R: Com as mesmas condições os elétrons eram cada vez mais defletidos para o canto 
direito conforme aumentava a intensidade do campo. 
11. Uma partícula carregada em repouso não seria afetada pelo campo magnético. 
Então, por que as partículas em movimento são afetadas? 
R: A força magnética que atua sobre uma partícula tem sua intensidade diretamente 
proporcional á carga da partícula, a velocidade da partícula ao campo magnético aplicado e ao 
seno do ângulo formado entre a direção do campo magnético e a direção da partícula que a faz 
se deslocar. 
12. Por que é necessário um campo magnético significativamente mais forte para 
mover as partículas alfa em relação ao feixe de elétrons? 
R: Porque a energia das partículas alfa é muito maior que a dos elétrons, pois elas são 
maiores tanto em massa quanto em carga. 
13. Quais tecnologias ou aplicações relacionam eletricidade e magnetismo? Descreva 
o processo físico. 
R: O funcionamento de aparelhos como televisores antigos com tubo de imagem são 
deflexões dos feixes de partículas ao serem aplicados campos elétricos e magnéticos. 
Também usamos conceitos de eletricidade e magnetismo em várias aplicações do dia como, 
por exemplo, o motor de um ventilador ou de um liquidificador onde é gerado um campo 
magnético na parte fixa do motor que faz intervenção magnética no eixo do motor o fazendo 
girar.