relação carga massa
(Relação entre a Carga e Massa do Elétron)
Objetivo
Realizar experimento para determinar a relação entre a carga e a massa de um elétron, visando à exemplificação do que foi visto em teoria.
Parte Teórica
O primeiro a determinar a razão entre carga e a massa de raios catódicos foi J.J Thomson em 1897, que foi considerada a experiência em que se descobriu o elétron, mas apenas a razão (e/m) tenha sido medida. A carga do elétron foi determinada por Millikan, cerca de uma década mais tarde. Thomson recebeu o prêmio Nobel em física, em 1906.
O método experimental dessa prática é similar ao usado por Thomson, onde um feixe de elétrons é acelerado através de um potencial conhecido, cuja velocidade do elétron também é conhecida. Um par de Bobinas de Helmholtz produz um campo magnético uniforme e mensurável que pode desviar o feixe de elétrons de sua direção inicial. Assim, medido o potencial(V) a corrente nas Bobinas (I) e o desvio do caminho do feixe de elétrons (r), a razão carga/massa poderá ser calculada através das seguintes equações:
A força magnética que atua em uma partícula carregada com carga q movendo-se com velocidade em um campo magnético é dada por: (1)
Lembrando que os elétrons se movem em circulo, com m sendo sua massa e r o raio do círculo de seu movimento, eles devem apresentar uma força centrípeta Fc que é representada por : (2)
Sendo a única força atuante o campo magnético as equações (1) e (2) podem ser combinadas: (3)
Ou ainda: (4)
Pela equação (4), nota-se que para determinar a razão carga/massa que é preciso conhecer a velocidade do elétron dentro do tubo, o campo magnético produzido pelas Bobinas de Helmholtz e os raios dos feixes de elétrons.
Para isso, tem-se que os elétrons estão sendo acelerados por um potencial (V), de modo que a energia cinética é igual a sua carga vezes o potencial, ou seja: (5)
Ou melhor: (6)
O