Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 23.Exercício - Ex. 27
Antes do advento da eletrônica em estado sólido, válvulas eletrônicas mantidas sob vácuo eram amplamente usadas em rádios e outros aparelhos. Um diodo é um desses tipos de válvula, que consiste, basicamente, de dois eletrodos no interior de um tubo no qual se faz um vácuo elevado. Um eletrodo, o catodo, é mantido com uma temperatura elevada e emite elétrons de sua superfície. Uma diferença de potencial de algumas centenas de volts é mantida entre o catodo e o outro eletrodo, chamado de anodo, e o potencial mais elevado é o anodo. Suponha que, em uma dada válvula, o potencial do anodo seja 295 V mais elevado do que o potencial do catodo. Um elétron sai do catodo com velocidade inicial igual a zero. Calcule sua velocidade quando ele colide com o catodo.
Passo 1
Nessa questão ele nos pede a velocidade do elétron e nos dá um potencial. Quando isso ocorrer usaremos as relações do TRABALHO.
Mas como??????
A gente sabe que o trabalho realizado pela carga devido a diferença de potencial é dado por:
E a gente também sabe que dá para relacionar trabalho com energia cinética:
Relacionando as duas coisas temos:
Passo 2
Primeiro vamos calcular a diferença de potencial.
No enunciado ele nos diz que o potencial do anodo é maior que o do catodo.
Além disso, ele diz que o elétron sai do catodo para o anodo. Então, a diferença de potencial será:
Como a diferença entre o catodo e o anodo é de 295V:
Passo 3
Agora que a gente sabe a diferença de potencial podemos calcular :
A gente sabe a carga do elétron e a gente também sabe a diferença de potencial. Então:
Passo 4
Então podemos relacionar agora energia cinética com potencial elétrico:
A massa do elétron é . Então: