Relatorio Sobre Paquimetro

1. OBJETIVOS

• Determinar a razão carga/massa do elétron.

1. MATERIAL

• Tubo de raios catódicos CENCO;
• Bobinas de Helmontz;
• Voltímetro;
• Fonte de Tensão (6,3 V AC; 0...300 V DC; 0...12 V DC);
• Fonte de Tensão/Corrente (0...32 V e 0...5A DC)
• Cabos (11)

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

A prática tem sua fundamentação teórica baseada na entrada de um elétron com uma determinada velocidade (V) em uma região onde existe um campo magnético uniforme (B). Neste caso, desconsiderando o peso da partícula, podemos dizer que a força resultante sobre a partícula é a força magnética.

Como a velocidade é perpendicular à força aplicada sobre o elétron dizemos que a resultante neste caso é a resultante centrípeta, e assim o elétron irá descrever uma trajetória circular, tendo somente o sentido de sua velocidade modificado. A partir do raio (r) descrito por estes elétrons e sabendo que os elétrons são acelerados por uma diferença de potencial (U) até atingir uma velocidade (V) e penetrar na região do Campo Magnético, podemos calcular então razão entre a carga e a massa do elétron segundo a relação:

[pic 4]

A Figura 1 ilustra muito bem este acontecimento. Note as diferentes deflexões dos elétrons.

[pic 5]

Figura 1 – Deflexão do feixe de elétrons.

Cálculo do Campo Magnético

        Utilizamos na prática bobinas de Helmholtz para criar o campo magnético. A relação existente para o cálculo do campo magnético a uma distância de R/2, onde R é o raio da bobina utilizada é dada por:

[pic 6]

Onde: 

µ0=permeabilidade magnética=1,26x10-6T.m/A

n=número de espiras de cada bobina=154 espiras

i=corrente que circula as bobinas

O raio (0,20m) da espira foi dado na prática e assim pudemos calcular uma equação para os dados relacionados. Obtemos então que o campo magnético no eixo do centro das bobinas a uma distância de metade de seu raio é dado por:

[pic 7]

Assim para cada valor de corrente fornecido no laboratório poderemos calcular o módulo do campo magnético resultante.

1. PROCEDIMENTOS E RESULTADOS

Tomando-se todas as precauções necessárias para manter a vida útil do tubo de raios catódicos utilizado em Laboratório começamos a montagem do experimento mostrado na Figura 2. Nessa parte tivemos bastante cuidado com as especificações da fonte a ser usada e com as ligações circuitais antes d fazer estas ligações para assim não danificar a aparelhagem. O circuito montado segue na Figura 3.

[pic 8]

Figura 2 – Arranjo para a prática experimental.

[pic 9][pic 10]

Figura 3 – Circuitos a serem montados na prática.

As bobinas de Helmholtz em série geram um campo magnético uniforme em seu centro de acordo com a equação mostrada na introdução teórica. Este campo é gerado horizontalmente, e é através deste que o feixe de elétrons que penetra nessa região é defletido.

Fizemos então variar essa corrente (i) nas bobinas de Helmholtz de forma a aumentar campo magnético gerado pela mesma.

O feixe de elétrons é acelerado por uma diferença de potencial (U) foi também foi variado de forma a deixar sempre o feixe de raios com um raio de 1,0 cm. Dessa forma preenchemos os claros da Tabela 1.

U(V)	I(A)	B(mT)	R(cm)	e/m (C/Kg)
50	3,71	2,58	1	1,50x1011
55	3,81	2,64	1	1,58x1011
60	3,92	2,72	1	1,62x1011
65	4,10	2,85	1	1,60x1011
70	4,22	2,93	1	1,63x1011
75	4,41	3,06	1	1,60x1011

Tabela 1

        Depois de obtidos estes dados uma mudança na polarização das bobinas de Helmholtz e notamos que o campo Magnético mudou de sentido, pois os elétrons defletiram para o lado contrário do qual estavam refletindo anteriormente. Daí utilizamos a regra da mão-direita e constatamos essa mudança de sentido, sempre tendo em mente que estávamos trabalhando com o elétron (carga negativa – e).

1. QUESTIONÁRIO

1. Qual o valor médio da razão carga massa obtido experimentalmente?

Fazendo uma média dos valores obtidos na Tabela 1 temos que:

[pic 11]

e assim o valor médio para a razão carga/massa (e/m):

[pic 12]

1. Qual o erro percentual do valor obtido para e/m em relação ao valor conhecido na literatura?

Na literatura (citada em bibliografia), a razão carga/massa é dada por: 1,76x1011C/Kg. Assim da primeira questão obtemos que o erro percentual é de:

[pic 13]

Este erro deve ter sido causado na utilização de um campo magnético constante, porém não uniforme, pois o mesmo tem um valor constante no centro e valores constantes diferentes deste nas suas proximidades. Outro fator que pode ter causado erro foi a aceleração dos feixes eletrônicos pela voltagem (U). Essa aceleração pode não ter sido tão eficaz.