Nesta etapa do experimento iremos estudar o movimento dos elétrons produzidos no TRC quand submetidos a campos magnéticos. O campo magnético será gerado a partir de duas bobinas posicionadas em torno do TRC, na região das placas de deflexão utilizadas na atividade passada. Do modelo teórico ideal desenvolvido no texto, a deflexão (\(h_{B}\)) do feixe de partículas em função da tensão de aceleração (\(V_{AC}\)) e da corrente aplicada nas bobinas (\(i\)), pode ser escrita como:

\(h_{B} = C\frac{i}{\sqrt{V_{AC}}} \)

onde C é uma constante de proporcionalidade que depende de vários fatores geométricos do aparato experimental. Os nossos objetivos desta atividade são:

  1. Estudar o movimento de elétrons em campos magnéticos e verificar a aplicabilidade do modelo ideal construído, isto é, estudar o deslocamento em função da tensão de aceleração e da corrente nas bobinas
  2. Determinar a constante de proporcionalidade C.

Tarefa preparatória

Como tarefa preparatória vamos tentar estimar alguns valores para as grandezas fixas durante as medidas, isto é, quando medimos o deslocamento \( h_{B} \) em função da tensão de aceleração \( V_{AC} \) mantemos \( i \), a corrente nas bobinas, fixa, e vice-versa. Esta grandeza fixa deve ser tal que possamos aproveitar bem a tela do TRC. Se \( h_{B} \) varia muito pouco, perdemos a sensibilidade na medida. Para nossas estimativas, vamos adotar \( C = 550 \, cmV^{1/2}A^{-1} \) e que o valor máximo para o deslocamento é \( h_{B} = 4 cm \). 

  • Sabendo que a tensão de aceleração \( V_{AC} \) varia entre 400-1200 V, estime a corrente nas bobinas para estudar a dependência de \( h_{B} \) com \( V_{AC} \).
  • Sabendo que a corrente nas bobinas \( i \) pode variar entre 0 e 300 mA, estime o valor da tensão de aceleração para estudar a dependência de \(h_{B}\) com \(i \).

Procedimento experimental


Figura 1 - Esquema de montagem das bobinas. Preste atenção na orientação.

 

 

Link para o vídeo no YouTube: https://youtu.be/UR-0qXhRLBo

O experimento foi realizado seguindo esse procedimento:

  1. Montou-se o TRC, aterrando todas as placas de deflexão para minimizar a influência de campos elétricos residuais. Para minimizar o efeito do campo magnético local sobre o feixe de elétrons, o TRC foi alinhado com esse campo. 
  2. Montou-se as bobinas em torno do TRC, na região onde se localizam as placas de deflexão utilizadas na atividade anterior. As bobinas foram ligadas à fonte de tensão contínua, em série uma com a outra e em série com um resistor de \(66 \, \Omega\) 10 W. Tomou-se o cuidado para que o campo gerado por cada bobina não resulte em um campo magnético nulo na região entre elas. Isto pode ser facilmente verificado posicionando uma bússola entre as bobinas e observando a direção na qual a agulha da bússola aponta.
  3. Mediu-se a distância entre as bobinas e a posição relativa entre elas e o TRC. Isto é fundamental para ser possível reproduzir o aparato experimental nas atividades futuras. Sem isto é muito difícil reproduzir o experimento e os resultados ficam comprometidos.
  4. Para uma corrente nas bobinas fixa, mediu-se a dependência do deslocamento \(h_{B}\) com a tensão de aceleração \(V_{AC}\). Normalmente é possível variar a tensão de aceleração entre ~ 400 e ~ 1200 V. Foi escolhida uma corrente nas bobinas \(i\) de modo a aproveitar bem o espaço disponível na tela do TRC.
  5. Para uma tensão de aceleração\(V_{AC}\) fixa, mediu-se a dependência do deslocamento \(h_{B}\) em função da corrente nas bobinas \(i\). Foi escolhida uma tensão de aceleração adequada para aproveitar bem o espaço disponível na tela do TRC.
  6. Usando os dados obtidos faça gráficos apropriados destes estudos e, das suas análises, determine a constante \(C\) do TRC. O modelo ideal é compatível com os dados?
Última atualização: segunda-feira, 21 set. 2020, 15:39