relação Carga Massa

Laboratório de Física Moderna I.................................................... Determinação da relação Carga/ Massa do elétron

1. INTRODUÇÃO
Com a descoberta dos raios catódicos1 em 1875 pelo físico e químico W. Crookes havia a necessidade de saber a natureza desse fenômeno. Em 1897 Sir Joseph John Thomson (figura 1), realizou experiências onde concluir que os raios catódicos eram formados por partículas de carga negativa. Thomson provou também que esses raios eram desviados mediante a aplicação de campo elétrico. Assim, essas partículas foram chamadas de elétrons. Após descobrir a natureza dos raios catódicos, ele procurou determinar algumas propriedades das partículas que constituem o raio como, por exemplo, o valor da carga e a massa. Mas não foi possível obter experimentalmente o valor dessas grandezas, o que ele conseguiu foi medir a razão entre a carga e a massa do elétron.
Esse feito de Thomson foi atingido utilizando um aparato chamado de tubo de raios catódicos2 onde eram aplicados simultaneamente campos elétricos e magnéticos aos raios. A teoria do experimento estava sustentada no seguinte:

Figura 1: Joseph John Thomson
(1856-1940)

Ao ser acelerado por uma diferença de potencial (U), o elétron 𝑒 adquiri uma energia cinética tal que:
1

𝑒𝑈 = 2 𝑚0 𝑉 2 ,

(1)

onde 𝑚0 é a massa do elétron e V é a velocidade.
Para um campo magnético, aplica-se a força de Lorentz e temos:
F = eo [ V x B ]

(2)

Utilizando o arranjo de Helmholtz (figura 3) e aplicando um campo magnético o elétron descreverá um caminho circular de raio r e sendo v perpendicular ao campo magnético haverá uma força centrípeta que combinada com a força de Lorentz e a equação (1), assim teremos:

𝑣=

𝑒
𝑚0

𝐵𝑟

𝑒
𝑚0

=

2𝑈
(𝐵𝑟)2

(3)

Lembrando que o campo magnético produzido próximo de um par das espiras de Helmholtz é dado por;
4 3

𝑖

𝐵 = (5)2 𝜇0 𝑛 𝑅 , onde n é o número de espiras.

(4)

Para