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.

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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.
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.