Física Moderna, 2017, Universidade Universidade de Caxias do Sul, UCS
Física Moderna Atividade prática I – Determinação da razão e/m do elétron e a experiência de Milikan Christian Mentta e Romolo Menti Becari Universidade de Caxias do Sul, Departamento de Engenharia Elétrica, Curso de Engenharia Elétrica, Eletrônica e Controle e Automação; Física Moderna, Prof. Karen Fiuza E-mails:
[email protected] (CGM);
[email protected] (RMB) (RMB) Data Início: 09/09/2017; Data Data Final: 14/09/2017
Resumo: O relatório referente a primeira atividade prática da disciplina de Física Morna, se baseou na determinação da razão e/m do elétron e a experiência de Milikan. Através da realização experimental da atividade, pode-se realizar amostragens sobre os assuntos observados em sala de aula. Abstract: The report referring to the first practice of Mordern Physics discipline, is based on the determination of the ratio e / m of the electron and the Milikan experiment. Through the experimental realization of the activity, it is possible to perform samplings on those observed in the classroom. Palavras Chaves: atividade, prática, razão, e/m, elétron.
Exercícios 1. Descrever o equipamento utilizado, em aula, para determinação da razão carga massa do raio catódico. Faça um desenho esquemático representando o equipamento e suas respectivas partes, explicando o funcionamento. O equipamento utilizado para realização da atividade se baseia no principio de funcionamento de um tubo e/m, o qual é acoplado a um par de bobinas de Helmholt. Este tubo é preenchido com gás nobre, no caso do experimento realizado em sala de aula o gás utilizado era o Hélio (He). Este gás está submetido a uma pressão de 10 -2 milímetros de mercúrio (mmHg) e contem um canhão de elétrons elétr ons equipado com duas placas defletoras. Devido ao aquecimento de um catodo que esta submetido a uma tensão de 6 Volts, ocorre a geração de
2 elétrons. E a partir da colisão destes elétrons com os átomos de Hélio, é possível observar a um feixe de elétrons devido a excitação do gás que emite uma luz esverdeada. O feixe de elétrons é acelerado por uma diferença de potencial (ddp) gerada entre os terminais (anodo e catodo) do canhão e seu raio aumenta ou diminui conforme essa ddp é variada.
Figura 1 - Tubo e/m acoplado a um par de bobinas de Helm holtz usados para a medida da razão e /m.
!"#$
&' "()$
&* "()$
&+ "()$
&) "()$
, "()$
- "()$
./0
!"!
$"%!
$
!"&%
'!"()
'"*+,-(.
'
!"*!
!"&!
!"!
!"*'
'%".*
'"(',-(.
'/'
$
!"*!
!"%!
!"$*
'%"))
%"!(,-(.
'/*
!
!"%
!"%
!")'
%$"'!
%")(,-(.
'/+
+"&
+"!
+"*
+"*(
%%"(&
)"*&,-(.
'/+1
+"!
+"!
+"!
+"!(
%("%!
)"$$,-(.
'/2
+"'!
+"!
+"+
+"+%
)&"!)
)"!!,-(.
'/21
+"+
+"'!
+")!
+"'(
)."+&
)"++,-(.
'/1
'"*
'"*
+"%
'".*
)+"&!
)"'!,-(.
'/11
'"&
'"$
'"*
'"*'
)'"&+
)"%$,-(.
'/3
'"*
'"!
'"$
'"$(
)%"&$
)").,-(.
'/31
'"!
'"'!
'"+
'"+%
))"$*
)")),-(.
'/4
'"$
'"!!
'"*
'"
%$)'"(.
)"(!,-(.
'/41
'"$!
%"&!
'"%!
'"%.
)("*.
&".&,-(*
'/5
'"!
'"%!
'"!
'"+%
))"$*
&"'!,-(*
Tabela 1 - Tabela de Dados do experimento
3
:#&!#;<= >?> <) &<=#@AB # >C> +(((((((( '!((((((( '(((((((( %!((((((( %(((((((( )!((((((( )(((((((( !((((((( ( ("((
!"((
)("((
)!"(( +
%("(( 3 *
%!"(( 4
- 6 2'1'1, 7 *8'. , 9 18'. , 7 +8'.
'("((
'!"((
+("((
5
3.4. Como poderíamos descobrir se um feixe (raio) é carregado eletricamente? Como sabemos, particular eletricamente carregadas que se movem em regiões que contem campo elétrico, tendem a sofrer força magnética desde que sua movimentação não seja paralela as linhas de campo. Sendo assim, quando aproximamos um imã deste feixe de elé trons, podemos observa-lo desviar devido a força magnética que passa a atuar sobre esses elétrons geradores do feixe. 3.5. O que você faria para determinar se a carga do feixe é positiva ou negativa? Deve-se aplicar um campo magnético de carga elétrica positiva e verificar se os raios catódicos são desviados. Caso a trajetória for desviada, podemos concluir que as cargas elétricas dos raios são negativas. 3.6. Seria possível determinar o sinal da carga de um íon utilizando campo magnético? Explique? Aplica-se um campo magnético perpendicular à uma partícula ionizada de massa M e velocidade V, desta forma podemos observar que ela muda sua direção quando entra em contato com o campo magnético, assim sabendo o sentido do campo magnético e utilizando a regra da “mão-direita”, podemos concluir se o íon possui carga positiva ou negativa.
4 Exercício 1. (Experiência de Milikan) ( F ) As linhas de indução magnética são perpendiculares ao plano da figura, orientadas para fora desse plano. ( F ) A força magnética que atua nos elétrons tem sentido da esquerda para a direita. ( V ) Na região de campo magnético B , a variação da energia cinética é zero. ( F ) A medida do segmento OP é mv/qB ( V ) O tempo de permanência dos elétrons na região de campo magnético B é !m/qB Exercício 2. (Experiência de Milikan) (b) As partículas 1, 2 e 3 são: elétron, nêutron e próton, respectivamente e o campo B está saindo do papel.
Referências Bibliográficas Mark E. Thukerman. J.J. Thomson's experiment and the charge-to-mass ratio of the electron ! Disponível em:
. Acesso em 09 de Setembro de 2017
