(IFSulDeMinas) Considere um fluxo de elétrons injetados em um tubo, conforme o esquema da figura.
08. (IFSulDeMinas) O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) é um grande laboratório financiado, principalmente, pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e utilizado para a pesquisa em materiais, localizado na cidade de Campinas, interior do estado de São Paulo. Nesse laboratório, elétrons atingem altas velocidades no interior de tubos selados a vácuo, tendo sua trajetória retilínea desviada pela ação da força magnética proporcionada por eletroímãs, para que a radiação síncrotron emitida durante a nova trajetória curvilínea dessas partículas negativamente carregadas seja utilizada nos experimentos. Considere um fluxo de elétrons injetados em um tubo, conforme o esquema da figura.
Ao atravessar a região sob influência dos polos Norte (N) e Sul (S) magnéticos do eletroimã, os elétrons serão desviados:
- para cima, em relação ao plano da página;
- para baixo, em relação ao plano da página;
- para esquerda;
- para direita.
Resposta: A
Resolução:
De acordo com a regra da mão direita, a força magnética aplicada a uma carga elétrica que se move em um campo magnético é perpendicular ao campo magnético e à velocidade da carga. No caso dos elétrons, que são negativamente carregados, a força magnética é dirigida para o lado oposto ao campo magnético.
Na figura, os elétrons estão se movendo para a direita, em direção ao polo norte do eletroímã. O campo magnético do eletroímã está saindo do polo sul e entrando no polo norte. Portanto, a força magnética aplicada aos elétrons é dirigida para cima, em relação ao plano da página.
Assim, a resposta correta é a (A).
Explicação detalhada
A força magnética aplicada a uma carga elétrica que se move em um campo magnético é dada pela seguinte equação:
F = q * v * B * sen θ
Onde:
F é a força magnética (em N);
q é a carga elétrica da partícula (em C);
v é a velocidade da partícula (em m/s);
B é a intensidade do campo magnético (em T);
θ é o ângulo entre o campo magnético e a velocidade da partícula.
No caso dos elétrons, que são negativamente carregados, a força magnética é dirigida para o lado oposto ao campo magnético. Portanto, no caso da figura, a força magnética aplicada aos elétrons é dirigida para cima, em relação ao plano da página.
A regra da mão direita pode ser usada para determinar a direção da força magnética aplicada a uma carga elétrica que se move em um campo magnético. Para isso, siga os seguintes passos:
Coloque o polegar da mão direita na direção do campo magnético.
Coloque os dedos da mão direita na direção do movimento da carga elétrica.
A força magnética é perpendicular aos dedos e ao polegar, e aponta na direção do dedo médio.
Aplicando a regra da mão direita no caso da figura, temos:
Dedo polegar: direção do campo magnético (saindo do polo sul e entrando no polo norte).
Dedos da mão: direção do movimento dos elétrons (para a direita).
Dedo médio: direção da força magnética (para cima, em relação ao plano da página).