MEDIDA e/m – EXPERIMENTO DE THOMSON
Atenção:
Não ultrapasse 6,3 V no potencial no filamento!!
Não ultrapasse 300 V no potencial de aceleração!!
Não ultrapasse 2 A na corrente das bobinas!!
Cuidado para não bater o imã no vidro!!
OBJETIVO
Determinar a razão entre a carga e a massa do elétron
Analisar o campo magnético produzido por uma bobina de Helmholtz
MATERIAL NECESSÁRIO
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Kit da medida e/m e imã.
Fonte 6-9 VDC @ 2 A (ripple < 1%) para as bobinas de Helmholtz (PASCO modelo SF9584) – Máximo 6,3V
Fonte 150-300 VDC para o potencial de aceleração dos elétrons (PASCO modelo SE-9585)
– Máximo 300V
Fonte 6.3 VDC or VAC para o filamento (Heater) - Máximo 6,3 V!!
Amperímetro 0-2 A para medida da corrente na bobina de Helmholtz
Voltímetro 0-300 V para medida do potencial de aceleração.
Sensor de campo magnético, sensor de rotação e interface.
MONTAGEM
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Faça as ligações (veja Manual PASCO SE-9638) com as fontes DESLIGADAS e solicite ao
professor a conferência das ligações.
DICA: Para evitar erros de paralaxe ao realizar a medida do raio, posicione seu olho de modo que
a posição do feixe de elétrons coincida com a imagem do feixe na régua espelhada.
PROCEDIMENTO
1.
Meça o raio da órbita dos elétrons em função da voltagem e da corrente nas bobinas de
Helmoltz e complete a tabela mostrada abaixo.
Corrente(A)\Voltagem(V)
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2.
240
265
285
Aproxime o imã da lâmpada (Cuidado para não bater o imã no vidro!!). Determine
baseado no desvio do feixe de elétrons qual o pólo sul do imã. Explique em detalhes o
procedimento adotado.
medida_de_EM_v2
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3.
DESLIGUE TODAS AS FONTES DA TOMADA E DO APARELHO. Mantenha apenas a
fonte que alimenta a bobina de Helmholtz. Chame o professor para a retirada da lâmpada da
base e verificação das ligações.
4.
Monte o sensor de movimento, o acessório movimento linear e o sensor de campo
magnético conforme a figura abaixo.
Sensor Campo
Magnético
5.
6.
Faça medidas das dimensões das bobinas bem como da distância entre elas.
Alinhe o sensor de campo magnético com o eixo de simetria da bobina. Colete
informações de como varia o campo magnético de uma distância de aproximadamente 10 cm
do plano da primeira espira até o centro de simetria das bobinas de Helmholtz. Calibre o
sensor de forma que no centro de simetria das bobinas B = 0,00078 i .
7.
Abaixe o sensor de 2 cm e colete informações em uma linha paralela ao eixo de simetria.
8.
Abaixe o sensor de mais 2 cm e colete informações em uma linha paralela ao eixo de
simetria. Repita a coleta de dados até a borda inferior das bobinas.
TAREFAS
1. Vamos iniciar as tarefas com as medidas do campo magnético produzido pelas bobinas de
Helmholtz. Pesquise como varia o campo magnético ao longo do eixo de simetria das bobinas
de Helmholtz. Mostre abaixo a expressão que representa esta variação.
2. Utilize a expressão da tarefa 1 para fazer o gráfico da variação do módulo do campo
magnético ao longo da linha de simetria da bobina de Helmoltz do experimento com a posição
variando do centro de simetria até uma distância de 10 cm do plano de uma das bobinas,
reproduzindo assim teoricamente a medida do procedimento 5. Compare seu gráfico com o
determinado experimentalmente no procedimento 5. Ajuste as unidades!
3. Compare os resultados determinados nos procedimentos 5, 6 e 7. Podemos afirmar que os
elétrons se movimentavam em um campo magnético uniforme no experimento?
medida_de_EM_v2
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4. Mostre que o campo magnético B produzido pelas bobinas de Helmholtz do aparato
experimental no centro de simetria das bobinas vale:
B(Tesla) = 0,000780.i (ampéres)
Onde i é a corrente nas bobinas. Dado que o número de voltas de cada bobina é 130.
5. Baseado nas medidas experimentais determine o valor da carga dividida pela massa do
elétron (e/m) com o respectivo erro experimental.
6. Explique como a órbita dos elétrons pode ser vista, sendo os elétrons invisíveis.
7. Como funciona o canhão de elétrons do experimento?
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