Uma válvula magnetron de um forno de micro-ondas emite ondas eletromagnéticas com frequência
. Qual é o módulo do campo magnético necessário para que os elétrons se movam em órbitas circulares com essa frequência?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para descobrir o quanto de campo magnético precisa ter uma válvula magnetron de micro-ondas para que os elétrons circulem em órbitas com uma frequência de
. Vamos usar conceitos de física sobre movimento circular de partículas carregadas em campos magnéticos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que quando um elétron se move em um campo magnético, ele descreve uma trajetória circular devido à força magnética. A frequência com que ele completa essas órbitas é chamada de frequência ciclotrônica.
A fórmula para a frequência ciclotrônica é:
Onde:
-
é a frequência, -
é a carga do elétron ( ), -
é o campo magnético, -
é a massa do elétron ( ), -
é aproximadamente 3.1416.
Passo 3
Queremos encontrar o campo magnético
. Vamos rearranjar a fórmula para isolá-lo:
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores conhecidos na fórmula:
Passo 5
Fazendo as contas:
- Calculando o numerador:
- Dividindo pelo denominador:
Passo 6
Convertendo para microteslas (
) para facilitar a interpretação:
Resposta
O módulo do campo magnético necessário é aproximadamente
.
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