Um elétron em um tubo de imagem de um aparelho de televisão desloca-se para frente do tubo com uma velocidade de
ao longo do eixo
. O tubo é envolvido por uma bobina de fios que cria um campo magnético de magnitude
, direcionado um ângulo de
em relação ao eixo
, estando no plano
.
a- Calcule a força magnética que atua sobre o elétron
b- Calcule a aceleração do elétron
a- Calcule a força magnética que atua sobre o elétron
b- Calcule a aceleração do elétron
Passo 1
Então, temos um elétron se movendo dentro de um tubo de TV com uma velocidade de
ao longo do eixo
. Esse tubo está envolvido por uma bobina que gera um campo magnético de
, inclinado a
em relação ao eixo
. Vamos usar conceitos de força magnética e segunda lei de Newton para calcular a força que atua sobre o elétron e, depois, sua aceleração.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a força magnética que atua sobre o elétron. A fórmula para a força magnética (
) é dada por:
Onde:
-
é a carga do elétron ( ) -
é a velocidade do elétron ( ) -
é o campo magnético ( ) -
representa o produto vetorial
Como estamos interessados na magnitude da força, podemos usar:
Onde
é o ângulo entre a velocidade e o campo magnético.
Vamos calcular passo a passo:
- Valor de
:
- Aplicando os valores na fórmula:
- Calculando:
Passo 3
Agora, vamos encontrar a aceleração do elétron usando a segunda lei de Newton, que relaciona força, massa e aceleração:
Onde:
-
é a massa do elétron ( ) -
é a aceleração
Rearranjando para encontrar a aceleração:
Substituindo os valores que temos:
Resposta
a) A força magnética que atua sobre o elétron é aproximadamente
.
b) A aceleração do elétron é aproximadamente
.
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Considere uma partícula carregada
deslocando-se, com uma velocidade
, na mesma direção de um campo magnético uniforme
. O que acontece com a força magnética
que age sobre a partícula? Escolha uma das opções a seguir, e JUSTIFIQUE A RESPOSTA
a- A força magnética aumenta e a partícula acelera
b- A força magnética diminui e a partícula desacelera
c- A força magnética é zero
a- A força magnética aumenta e a partícula acelera
b- A força magnética diminui e a partícula desacelera
c- A força magnética é zero
Se deseja mover uma espira retangular de fio para dentro de uma região de um campo magnético uniforme, com uma velocidade dada, para induzir uma FEM na espira. O plano da espira tem de permanecer perpendicular às linhas do campo magnético. Em que orientação deve ser mantida a espira enquanto é deslocada para dentro da região do campo magnético para gerar a maior FEM? JUSTIFIQUE A RESPOSTA
a- Com maior dimensão da espira paralela ao vetor velocidade;
b- Com a menor dimensão da espira paralela ao vetor velocidade;
c- De qualquer maneira, pois a FEM é a mesma, independentemente da orientação.
a- Com maior dimensão da espira paralela ao vetor velocidade;
b- Com a menor dimensão da espira paralela ao vetor velocidade;
c- De qualquer maneira, pois a FEM é a mesma, independentemente da orientação.