Atividade 1 - Estudo do movimento em campos elétricos
Nesta etapa do experimento iremos estudar o movimento dos elétrons produzidos no TRC na presença de campos elétricos. O TRC possui dois conjuntos de placas defletoras, um conjunto vertical e o outro, horizontal. Utilizaremos o conjunto vertical. Do modelo teórico ideal desenvolvido no texto, a deflexão (\(h_{E}\)) do feixe de partículas em função da tensão de aceleração (VAC) e da tensão de deflexão (VP) aplicada entre as placas verticais, pode ser escrita como:
\(h_{E} = A\frac{V_{P}}{V_{AC}} \)
onde \(A\) é uma constante de proporcionalidade que depende de vários fatores geométricos do aparato experimental. Os nossos objetivos desta atividade são:
- Estudar o movimento de elétrons em campos elétricos e verificar a aplicabilidade do modelo ideal construído, isto é, estudar o deslocamento em função da tensão de aceleração e da tensão entre as placas
- Determinar a constante de proporcionalidade \(A\).
Tarefa preparatória
Como tarefa preparatória vamos tentar estimar alguns valores para as grandezas fixas durante as medidas, isto é, quando medimos o deslocamento \( h_{E} \) em função da tensão de aceleração \( V_{AC} \) mantemos \( V_{P} \), a tensão entre as placas, fixa, e vice-versa. Esta grandeza fixa deve ser tal que possamos aproveitar bem a tela do TRC. Se \( h_{E} \) varia muito pouco, perdemos a sensibilidade na medida. Para nossas estimativas, vamos adotar \( A = 170 \, cm \) e que o valor máximo para o deslocamento é \( h_{E} = 4 \, cm \).
- Sabendo que a tensão de aceleração \( V_{AC} \) varia entre 400-1200 V, estime a tensão entre as placas para estudar a dependência de \( h_{E} \) com \( V_{AC} \).
- Sabendo que a tensão entre as placas \( V_{P} \) pode variar entre 0 e 30 V, estime o valor da tensão de aceleração para estudar a dependência de \(h_{E}\) com \(V_{P} \).
Procedimento experimental
Link para o vídeo no YouTube: https://youtu.be/gbSPwWkKOi4
O experimento foi realizado seguindo esse procedimento:
- Montou-se o TRC, aterrando-se as placas horizontais ao terra das placas verticais para definir bem o potencial zero e não ter deflexão nesta direção. Para minimizar o efeito do campo magnético local sobre o feixe de elétrons, o TRC foi alinhado com esse campo.
- Para uma tensão entre as placas fixa, mediu-se a dependência do deslocamento \(h_{E}\) com a tensão de aceleração \(V_{AC}\). Normalmente é possível variar a tensão de aceleração entre \(\sim 400\) e \(\sim 1200 \, V\). Foi escolhida uma tensão entre as placas \(V_{P}\) de modo a aproveitar bem o espaço disponível na tela do TRC.
- Para uma tensão de aceleração \(V_{AC}\) fixa, mediu-se a dependência do deslocamento \(h_{E}\) em função da tensão entre as placas \(V_{P}\). Normalmente é possível variar a tensão entre as placas entre \(\sim 0\) e \(\sim 30 \, V\). Foi escolhida uma tensão de aceleração adequada para aproveitar bem o espaço disponível na tela do TRC.
- Usando os dados obtidos faça gráficos apropriados destes estudos e, das suas análises, determine a constante \(A\) do TRC. O modelo ideal é compatível com os dados?