Partículas carregadas em um campo elétrico uniforme – canhão de elétrons e tubo de deflexão

O que mostra

Entre placas paralelas o campo elétrico é uniforme, E = V/d, então uma partícula carregada sente uma força constante qE. Se ela entra perpendicular ao campo, avança com velocidade constante ao longo das placas enquanto acelera através delas, e sua trajetória é uma parábola. No canhão, o campo realiza um trabalho qVₐ que se transforma em energia cinética ½mv². A deflexão y = VL²/(4dVₐ) não contém q nem m, então elétrons, prótons e partículas alfa chegam à mesma distância do centro, em lados opostos se as cargas forem opostas. Um campo magnético pode equilibrar a força elétrica e revelar q/m.

Como usar

Escolha uma Partícula e arraste Tensão aceleradora, Tensão de deflexão, Separação das placas, Comprimento das placas e Distância placas–tela. Ao soltar um controle deslizante, um novo disparo é feito; os anteriores ficam em cinza para comparação até você clicar em Apagar rastros. Leia a velocidade, a deflexão, o ângulo e a energia abaixo da figura. Aumente o Campo magnético B e ajuste com − e + até o ponto voltar ao centro; então leia q/m.

Parâmetros que você pode mudar

• Partícula Elétron, Próton, Partícula alfa (α)
• Tensão aceleradora Vₐ 200–5000 V
• Tensão de deflexão V entre as placas -1500–1500 V
• Separação das placas d 1–8 cm
• Comprimento das placas L 2–15 cm
• Distância placas–tela D 5–30 cm
• Campo magnético B entre as placas (para dentro) 0–5 mT

Perguntas para explorar

1. Por que um elétron e um próton acelerados pela mesma tensão chegam à mesma distância do centro da tela?
2. O que acontece com a deflexão do ponto se você dobrar a tensão aceleradora, e por quê?
3. Quando as forças elétrica e magnética se equilibram, por que a velocidade da partícula deve ser E/B?