Explique o experimento de Thomsom, mostrando como foi encontrado a razão massa/carga e descantando sua importância na descoberta do elétron.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para explicar o experimento de Thomson, mostrar como ele descobriu a razão massa/carga (
) do elétron e destacar por que isso foi importante para a descoberta do elétron. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é o experimento de Thomson, como ele mediu essa razão e por que isso foi um passo crucial na física.
Passo 2
Primeiro, vamos conhecer o experimento de Thomson. J.J. Thomson foi um físico britânico que, no final do século XIX, estudou a natureza dos raios catódicos. Ele usou tubos de raios catódicos, que são tubos a vácuo com dois eletrodos, onde um é negativo (cátodo) e o outro positivo (ânodo). Quando a corrente passa, aparecem esses raios que mais tarde identificamos como elétrons.
Passo 3
Thomson aplicou campos elétricos e magnéticos aos raios catódicos para desviar sua trajetória. Quando esses campos estão presentes, eles exercem forças sobre as partículas carregadas nos raios. Se sabemos a intensidade desses campos e medimos o desvio dos raios, podemos calcular a razão massa/carga das partículas.
Passo 4
A razão massa/carga (
) pode ser calculada usando a seguinte fórmula derivada das equações do movimento das partículas em campos elétricos (
) e magnéticos (
):
Onde:
-
é a voltagem aplicada, -
é a intensidade do campo magnético, -
é o desvio observado.
Thomson mediu esses valores experimentalmente e conseguiu determinar
para as partículas nos raios catódicos.
Passo 5
Encontrando essa razão, Thomson percebeu que ela era muito menor do que qualquer átomo conhecido, o que indicava que algo muito leve e com carga negativa estava constituindo os raios catódicos. Essa descoberta levou à conclusão de que existiam partículas subatômicas negativas, que posteriormente chamamos de elétrons.
Resposta
O experimento de Thomson utilizou campos elétricos e magnéticos para desviar raios catódicos, permitindo calcular a razão massa/carga (
) das partículas envolvidas. Encontrando uma razão muito menor que a de qualquer átomo, Thomson comprovou a existência de partículas subatômicas negativas, os elétrons, sendo esse um passo fundamental para a descoberta e compreensão da estrutura atômica.
Exercícios relacionados
Um elétron se move em uma região onde existe um campo magnético uniforme dado por
. Em um certo instante o elétron tem uma velocidade
e
a força magnética que age sobre a partícula é . Determine
.
R.
a força magnética que age sobre a partícula é
R.
Indutores em série. Dois indutores
e
estão ligados em série e estão separados por uma distância tão grande que o campo magnético de um não pode afetar o outro. (a) Mostre que a indutância equivalente é dada por
(Sugestão: Estude novamente as seções que tratam de resistores em série e capacitores em série. Qual é a situação mais parecida com o caso atual?) (b) Qual é a generalização da expressão do item (a) para
indutores em série?
Explique o efeito Hall, destacando sua importância, o que é o potencial Hall e mostrando que a velocidade de deriva,
, dos portadores de carga é dada por:
Onde
é a corrente elétrica,
é a concentração dos portadores de carga (número de portadores de carga por unidade de volume), e é a carga elementar e
é a área da fita. [4]
Uma partícula carregada movimenta-se perpendicularmente em um campo magnético, em um círculo com um raio r .
(i) Uma partícula idêntica entra no campo, com perpendicular
, mas com uma velocidade maior que a da primeira partícula. Comparada ao raio do círculo para a primeira partícula, o raio da trajetória circular para a segunda partícula é (a) menor, (b) maior, ou © igual em tamanho?
(ii) O módulo da força magnética é aumentado. Com base nas mesmas escolhas, compare o raio da nova trajetória circular da primeira partícula com o raio da sua trajetória inicial.
(i) Uma partícula idêntica entra no campo, com
(ii) O módulo da força magnética é aumentado. Com base nas mesmas escolhas, compare o raio da nova trajetória circular da primeira partícula com o raio da sua trajetória inicial.