Cesgranrio Petrobras 2014 Física · Força magnética sobre cargas e condutores também em Física · Campo elétrico
Questão 33
O esquema de um seletor de velocidade é mostrado na Figura abaixo. Trata-se de uma câmara com vácuo onde existe um campo elétrico uniforme E perpendicular a um campo magnético uniforme B. O feixe de elétrons de entrada é perpendicular a E e a B. Somente os elétrons que seguem em linha reta formam o feixe de elétrons de saída.
Os elétrons de saída têm, aproximadamente, velocidade de \(5{,}0\times 10^{5}\) m/s, se os módulos do campo elétrico e do campo magnético forem
Resolução comentada
Situar o problema antes de calcular.
Assunto
Eletromagnetismo — força magnética sobre cargas: seletor de velocidades com campos \(E\) e \(B\) cruzados.
Objetivo
Conceitos para revisar
Força elétrica não depende da velocidade
Vale o mesmo para o elétron parado ou a mil quilômetros por segundo. Na carga negativa ela aponta no sentido oposto ao de \(E\), aqui para cima.
Força magnética depende da velocidade
Perpendicular ao plano de \(v\) e \(B\). Como o feixe entra perpendicular a \(B\), o seno vale 1 e a força é a máxima.
O filtro é uma disputa entre as duas
Uma força é fixa, a outra cresce com \(v\). Só existe uma velocidade que empata a disputa. Mais rápido que ela, o magnetismo vence e o elétron desvia; mais lento, a força elétrica vence e ele desvia para o outro lado. Só o feixe empatado sai reto.
A carga cancela
As duas forças são proporcionais a \(|q|\). Ao igualá-las, a carga some: o seletor filtra por velocidade, não por carga nem por massa. O sinal negativo do elétron também não altera nada — ele inverte as duas forças ao mesmo tempo.
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