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 • • • • • • • 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 • 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 1/3 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 2/3 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? medida_de_EM_v2 3/3