Questões da Prova COPESE - UFJF - 2017 - UFJF - Técnico de Laboratório - Física

O técnico do laboratório de ensino da UFJF precisa filtrar um feixe de elétron para garantir que todas as partículas saindo do canhão cheguem num alvo com a mesma velocidade. Para isso, ele monta um experimento com geradores de campos elétricos, magnéticos e um anteparo furado por um buraco muito pequeno.

Como mostrado na figura abaixo, os elétrons são acelerados por uma diferença de potencial de 2 kV.

Ao sair do acelerador, os elétrons se propagam ao longo do eixo z. Numa região do espaço, os campos elétricos e magnéticos são perpendiculares entre si e paralelos aos eixos x e y, respectivamente, nos sentidos positivos dos eixos. O buraco do anteparo foi colocado no eixo z.

Sabendo que o campo magnético tem um modulo de 0,1 Tesla e que a razão carga/massa do elétron vale 1,76 x 10¹¹ C/kg, qual valor o campo elétrico deve ter para o feixe passar pelo buraco do anteparo?

Em um dado microscópio eletrônico, elétrons são acelerados e adquirem uma energia de 17,6 keV, formando um feixe.

Deseja-se mudar a direção do feixe colocando ao longo do caminho uma região de campo magnético uniforme. Esta região com campo tem comprimento L= 10mm ao longo da linha do feixe. Esta dimensão é pequena o suficiente para que o deslocamento do feixe seja desprezível dentro da região de campo, mas os elétrons adquirem uma velocidade transversal devido à força magnética tal que o feixe fica defletido de um ângulo θ .

Calcule o campo magnético necessário, nestas condições, para defletir o feixe de um ângulo de 0,1 rad. Considere que o ângulo seja pequeno o suficiente para usar a aproximação tan (θ) ≈θ .

São dados: a razão carga/massa do elétron = 1,76 x 10¹¹ C/kg,

carga do elétron = 1,6 x 10^-19 C e √20 ≈ 4,5. Despreze efeitos relativísticos.