A velocidade de um elétron é dada por
. Ele penetra numa região onde existe um campo magnético dado por
.
a) Sem fazer nenhum cálculo explique como você determina a direção e o sentido da força magnética que age sobre o elétron. O que se pode afirmar sobre a energia desse elétron?
a) Sem fazer nenhum cálculo explique como você determina a direção e o sentido da força magnética que age sobre o elétron. O que se pode afirmar sobre a energia desse elétron?
Passo 1
Então, a gente tem um elétron se movendo com uma velocidade representada por
e ele entra numa região com um campo magnético
. Hoje vamos falar sobre como descobrir a direção e o sentido da força magnética que age nesse elétron e também ver o que acontece com a energia dele. Para isso, a gente vai precisar entender um pouco sobre a força de Lorentz, que é a força que um campo magnético exerce sobre uma carga em movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a força magnética (
) sobre uma carga em movimento é dada pela equação de Lorentz:
Aqui,
é a carga do elétron,
é a velocidade e
é o campo magnético. O símbolo
representa o produto vetorial, que nos dá a direção da força.
Passo 3
Como o elétron tem carga negativa, o sentido da força será oposto ao que a regra da mão direita indicaria. Para encontrar a direção, a gente faz o seguinte:
- A gente usa a regra da mão direita para o produto
. Isso significa que você aponta os dedos na direção de , depois curva eles na direção de , e o polegar vai mostrar a direção da força. - Mas, como a carga é negativa, a força real será na direção oposta ao polegar.
Passo 4
Sobre a energia do elétron, é importante saber que a força magnética faz com que a trajetória da carga mude, mas não faz trabalho sobre ela. Isso porque a força magnética é sempre perpendicular à direção do movimento. Como o trabalho é dado por
e o ângulo entre
e
é 90°, o trabalho é zero. Portanto, a energia cinética do elétron não muda.
Resposta
A força magnética que age sobre o elétron é perpendicular tanto à sua velocidade quanto ao campo magnético, determinada usando a regra da mão direita e invertendo o sentido por causa da carga negativa. Além disso, a energia do elétron permanece inalterada, já que a força magnética não realiza trabalho sobre ele.