Um elétron (de carga -
e massa
) move-se ao longo do eixo
quando entra em um seletor de velocidade. Este consiste em campos elétrico e magnético cruzados:
está orientado no sentido positivo do eixo
, e
está orientado no sentido positivo do eixo z. Para uma velocidade
(no sentido positivo de
), a força resultante sobre o elétron é nula, e ele atravessa o seletor de velocidade em linha reta. Com que velocidade um próton (de carga
e massa
) atravessará o seletor de velocidade em linha reta?
c)
c)
Passo 1
Vamos lá! Temos um elétron com carga
e massa
se movendo no eixo
dentro de um seletor de velocidade. Esse seletor tem campos elétrico (
) no eixo
e magnético (
) no eixo
. Quando o elétron tem uma velocidade
no eixo
, as forças elétrica e magnética se cancelam, fazendo com que ele passe reto. Agora, queremos descobrir com que velocidade um próton com carga
e massa
precisa se mover para também passar reto pelo seletor.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que faz as forças se cancelarem para o elétron. A força elétrica é dada por
e a força magnética é
. No seletor de velocidade, para o elétron passar reto, a soma dessas forças deve ser zero:
Passo 3
Como as forças são opostas, podemos igualar seus módulos:
Aqui, cancelamos a carga
, já que é a mesma para ambas as forças:
Passo 4
Agora, queremos que o próton também passe reto. Ele tem a mesma relação entre forças, então:
Onde
é a velocidade do próton. Isolando
, temos:
Passo 5
Observamos que para o elétron,
. Substituindo na expressão do próton:
Mas precisamos levar em conta que a massa do próton é
. Como a força magnética depende da massa através da relação
, a velocidade do próton será menor para cancelar as forças.
Passo 6
Portanto, a velocidade do próton será:
Resposta
A velocidade do próton é
.
Exercícios relacionados
Que valor de tensão existe em um diodo de silício polarizado diretamente quando analisado com a segunda aproximação?
a. 0
b.
c.
d. 1 V
a. 0
b.
c.
d. 1 V
Que tipo de dispositivo é o diodo?
a. Bilateral
b. Linear
c. Não linear
d. Unilateral
a. Bilateral
b. Linear
c. Não linear
d. Unilateral
Que valor de corrente existe em um diodo de silício polarizado reversamente quando analisado com a segunda aproximação?
a. 0
b. 1 mA
c. 300 mA
d. Nenhuma das anteriores
a. 0
b. 1 mA
c. 300 mA
d. Nenhuma das anteriores
Q06 - Em que direção e sentido atua a força magnética sobre um elétron que se move no sentido positivo do eixo
, em presença de um campo magnético orientado segundo o sentido positivo do eixo
?
a) No sentido positivo do eixo .
a) No sentido positivo do eixo