Explique o funcionamento do cíclotron. [4]
Passo 1
Beleza, o que a gente tem aqui é para explicar como funciona um ciclotron. Isso está ligado à física, mais especificamente ao campo da física nuclear e de partículas. A gente vai precisar entender um pouco sobre campos magnéticos, movimentos de partículas carregadas e como elas são aceleradas em trajetórias circulares.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é um ciclotron. Ele é um tipo de acelerador de partículas que usa campos magnéticos e elétricos para acelerar partículas carregadas, como prótons ou íons. A ideia principal é fazer essas partículas girarem em círculos cada vez maiores enquanto ganham energia.
Passo 3
O funcionamento do ciclotron começa com a aplicação de um campo magnético forte e uniforme perpendicular ao plano onde as partículas vão se mover. Esse campo magnético força as partículas a seguirem trajetórias circulares devido à força de Lorentz, que é dada por:
onde
é a força,
a carga da partícula,
sua velocidade e
a intensidade do campo magnético.
Passo 4
Além do campo magnético, o ciclotron utiliza um campo elétrico alternado aplicado entre dois “dees” (estruturas em forma de D). Esse campo elétrico acelera as partículas cada vez que elas passam de um dee para o outro, aumentando sua velocidade e, consequentemente, o raio da trajetória circular devido ao incremento na velocidade.
Resposta
Resumindo, o ciclotron acelera partículas carregadas utilizando campos magnéticos para guiá-las em trajetórias circulares e campos elétricos alternados para aumentar sua energia cada vez que cruzam os dees, permitindo que alcancem altas velocidades e energias.