Se, em um de seus experimentos, J.J. Thomson acelerasse os elétrons num tubo de raios catódicos aplicando uma diferença de potencial de 10.000 V entre o catodo e o anodo, com que velocidade um elétron estaria ao atingir o anodo? Faça um esboço do que ocorreria indicando o catodo e o anodo, a direção do campo e a direção da força aplicada sobre os elétrons.
Resp.: v=5,93 times 10^7 m / s

Passo 1

Vamos resolver um exercício de Física envolvendo elétrons acelerados por uma diferença de potencial. Precisamos usar conceitos de energia elétrica e movimento de partículas carregadas. Para isso, vamos precisar das fórmulas da energia potencial elétrica e da relação entre energia cinética e velocidade.

Passo 2

Primeiro, entendemos que a energia adquirida pelo elétron ao ser acelerado pela diferença de potencial E = e cdot V é dada por:
onde é a carga do elétron ( C) e é a diferença de potencial (10.000 V).

Passo 3

Essa energia elétrica se transforma em energia cinética ( Ec = 12 m v^2 ) do elétron:
onde é a massa do elétron ( kg) e é a velocidade que queremos encontrar.

Passo 4

Igualando as duas expressões de energia:
e cdot V = 12 m v^2
Agora, resolvemos para v = raiz2 e Vm :

Passo 5

Substituindo os valores:
v = raiz2 times 1,6 times 10^-19 , C times 10.000 , V9,11 times 10^-31 , kg
v = raiz3,2 times 10^-159,11 times 10^-31
v = raiz3,51 times 10^15
v approx 5,93 times 10^7 , m/s

Resposta

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