Em um experimento magneto-óptico, uma amostra de líquido contida em um frasco esférico de 10 mL é colocada em presença de um campo magnético altamente uniforme, e um feixe de laser é direcionado para a amostra. Qual dos seguintes dispositivos deve ser usado para criar o campo magnético uniforme exigido pelo experimento?
b) Uma bobina de 10 cm de diâmetro e 20 espiras, feita com um fio de calibre 18 enrolado apertadamente em uma única camada.
b) Uma bobina de 10 cm de diâmetro e 20 espiras, feita com um fio de calibre 18 enrolado apertadamente em uma única camada.
Passo 1
Vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos um experimento magneto-óptico onde um líquido está em um frasco esférico de 10 mL. Esse frasco é colocado em um campo magnético bem uniforme, e um laser é direcionado para ele. A pergunta é: qual dispositivo devemos usar para criar esse campo magnético uniforme? O item b) sugere usar uma bobina de 10 cm de diâmetro, com 20 espiras, feita com fio de calibre 18 enrolado bem apertado em uma única camada. Vamos precisar entender como diferentes bobinas geram campos magnéticos e o que é necessário para que o campo seja realmente uniforme.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre como os campos magnéticos são gerados por bobinas. Quando você passa uma corrente elétrica por uma bobina, ela cria um campo magnético ao seu redor. A uniformidade desse campo depende de vários fatores, incluindo o número de espiras, o formato da bobina e como as espiras estão distribuídas.
Passo 3
Para criar um campo magnético altamente uniforme, geralmente se utiliza um tipo especial de bobina chamado de bobinas de Helmholtz. Essas consistem em duas bobinas idênticas, separadas por uma distância igual ao raio das bobinas, e ambas são alimentadas com a mesma corrente na mesma direção. Esse arranjo ajuda a anular as variações do campo magnético fora da região central entre as bobinas, resultando em um campo mais uniforme.
Passo 4
Agora, vamos analisar a bobina descrita na opção b). Ela tem 10 cm de diâmetro, 20 espiras e é feita com fio de calibre 18, enrolado em uma única camada. Uma única bobina geralmente não cria um campo magnético tão uniforme quanto necessário para experimentos magneto-ópticos precisos. Além disso, o fato de ser uma única camada pode levar a variações no campo devido à proximidade das espiras.
Passo 5
Além disso, o número de espiras e o calibre do fio também influenciam a intensidade e a uniformidade do campo magnético. Uma bobina com mais espiras e múltiplas camadas pode ajudar a criar um campo mais forte e mais uniforme. No caso da bobina de 20 espiras em uma única camada, pode não ser suficiente para alcançar a uniformidade desejada para o experimento.
Resposta
Portanto, a bobina descrita na opção b) provavelmente não é a melhor escolha para criar o campo magnético altamente uniforme exigido pelo experimento magneto-óptico.
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e) Pode ser explicado, mas não corresponde a nenhuma das alternativas anteriores.
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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
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e massa
) atravessará o seletor de velocidade em linha reta?
b)
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Resposta:
Q05 - 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?
a)
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