DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO e/m DO ELÉTRON

LABORATÓRIO DE ESTRUTURA DA MATÉRIA

DETERMINAÇÃO DA RELAÇÃO e/m DO ELÉTRON

Alunos: Felipe Bonganhi Juliato*, Emílio Bergamin, Vitor Diungaro[pic 1]

*Autor do relatório

SUMÁRIO

1. Objetivos

2. Introdução e Fundamentação Teórica

3. Metodologia Experimental

4. Trabalha, Análise e Discussão dos Resultados

5. Conclusão

6. Bibliografia

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1. Objetivos

Nesse experimento pretendemos fazer e visualizar o experimento feito por J. J. Thompson para determinar a relação carga e massa do elétron. Calibramos o Campo Magnético para deixá-lo homogêneo. Também, desejamos conseguir calcular a relação e/m do elétron de forma teórica e experimental.

2. Introdução e Fundamentação Teórica

Esse experimento foi o primeiro a confirmar a existência do elétron como partícula de carga negativa e com massa especificada. O autor dessa façanha foi J. J. Thompson. Isso foi possível por conta de um tubo de raios catódicos sujeito a ação de campo magnético. Os elétrons são emitidos pelo catodo, que é um filamento no interior do tubo de raios catódicos a ser aquecido, e também acelerados por uma tensão, V, entre catodo e ânodo.

Foi verificado por Thompson que a relação e/m independe do material utilizado no catodo, sendo assim, a medida da razão e/m do elétron é uma constante universal, igual à 1,759.1011 C/kg.

Assim, a realização do experimento irá permitir a comprovação de que o método é funcional e não sofreu alteração desde seu invento.

3. Metodologia Experimental

Para a realização do experimento são necessários os seguintes materiais:

- Tubo com bobinas de Helmholtz;

- Gauss-meter com sonda longitudinal e bússola;

- Fontes de tensões variadas;

- Multímetro utilizado como Amperímetro;

- Multímetro utilizado como Voltímetro;

- Fios para as ligações.

O primeiro passo é a calibração do campo magnético, pois é necessário que ele seja homogêneo. Para isso, tem-se as bobinas de Helmholtz (figura 1) e utiliza-se um Gauss-meter com sonda longitudinal.

[pic 2]

Para que o equipamento não sofra efeitos por conta do campo magnético da Terra, é necessário que ele esteja alinhado ao campo em questão e isso é feito com a utilização de uma bússola. Assim são feitas as medidas do campo magnético, para alguns valores de corrente da bobina, variando a posição de 1 em 1 cm.

Fazendo uso do Método dos Mínimos Quadrados (M.M.Q.), deve-se obter uma expressão do valor médio do campo magnético em função da corrente, tendo apenas que determinar os parâmetros dela.

Após feita a calibração do campo magnético, o tubo de raios catódicos é instalado no suporte. Então, a tensão aceleradora deve ser ajustada para que seja possível ver o feixe do elétron. Esse feixe só é possível ser visto, pois no interior do tubo tem um gás luminescente por conta dos elétrons.

Todo o processo deve ser feito no escuro, para conseguir visualizar o feixe. Assim, deve se alinhar o feixe na vertical.

Liga-se o campo magnético alterando a corrente para que o feixe descreva uma circunferência. Mantendo a tensão fixa em um valor, varia-se a corrente para que o feixe toque os pontos de luminescência, sendo eles de valores 2, 3.1, 4.3 e 5.3 cm. Isso pode ser feito de modo análogo mantendo a corrente fixa e variando a tensão.

É possível, então, calcular o valor da relação e/m a partir da equação 1, pois os dados experimentais fornecem a tensão (V) e o campo magnético (B) além de que os raios já possuem valores especificados.

                                                   (1)[pic 3]

4. Trabalho, Análise e Discussão de Resultados

Apresentaremos agora os dados obtidos durante todo o processo experimental e teórico em formato de tabelas e gráficos.

Tabela 1 – Dados do campo magnético (B) para valores fixos de distâncias no eixo e para correntes especificadas (I).

	I(A)=2,997	I(A)= 2,505	I(A)= 2,003	I(A)=1,502	I(A)=0,996	I(A)=0,503
d (cm)	B (mT)±0,01	B (mT)±0,01	B (mT)±0,01	B (mT)±0,01	B (mT)±0,01	B (mT)±0,01
0	1,92	1,62	1,27	0,94	0,62	0,31
1	1,95	1,62	1,3	0,97	0,64	0,31
2	1,98	1,64	1,32	0,98	0,64	0,31
3	1,98	1,65	1,33	0,99	0,65	0,31
4	2,00	1,66	1,33	0,99	0,65	0,32
5	2,01	1,67	1,33	0,99	0,65	0,32
6	2,01	1,67	1,33	1,00	0,66	0,32
7	2,01	1,67	1,34	1,00	0,66	0,32
8	2,01	1,67	1,34	1,00	0,65	0,32
9	2,01	1,67	1,33	1,00	0,66	0,32
10	2,01	1,67	1,33	1,00	0,66	0,32
11	2,01	1,67	1,34	1,00	0,65	0,32
12	2,00	1,67	1,33	1,00	0,65	0,32
13	2,00	1,67	1,34	1,00	0,66	0,32
14	2,00	1,67	1,33	0,99	0,65	0,32
15	2,00	1,67	1,33	1,00	0,66	0,32
16	2,00	1,67	1,33	1,00	0,65	0,32
17	2,00	1,66	1,33	0,99	0,65	0,32
18	1,99	1,67	1,33	0,99	0,65	0,32
19	1,98	1,65	1,32	0,99	0,65	0,32
20	1,96	1,63	1,30	0,97	0,63	0,32
Média	1,99	1,66	1,33	0,99	0,65	0,32