A Figura 1 apresenta o esquema de um tubo de imagem em que um filamento, na posição A, libera elétrons por efeito termiônico. Esses elétrons formam um feixe estreito, que é acelerado por campos elétricos em direção à parte interna da tela. Nesse caminho, o feixe de elétrons passa por outro campo elétrico, na região B, atingindo, em seguida, a parte interna da tela do tubo, a qual é recoberta por um material que emite luz ao receber o impacto dos elétrons
Na Figura 2, a carga negativa representa o feixe de elétrons que é acelerado e, posteriormente, atinge um ponto da tela. O campo elétrico na região B apresenta a seguinte configuração:
Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física 3: eletromagnetismo. São Paulo: Edusp, 2000 (adaptado).
Nessa situação, qual ponto da tela será atingido pelo feixe de elétrons?
- A
1
- B
2
gabarito - C
3
- D
4
- E
5
Resolução
Para entender por que o feixe de elétrons atinge o ponto 2 na tela, precisamos analisar o comportamento dos elétrons ao passarem pela região B, onde há um campo elétrico.
1. Natureza dos Elétrons: Os elétrons são partículas carregadas negativamente. Quando um elétron entra em um campo elétrico, ele experimenta uma força que é dada pela fórmula \(F = qE\), onde \(F\) é a força, \(q\) é a carga do elétron (negativa) e \(E\) é a intensidade do campo elétrico.
2. Direção do Campo Elétrico: Na Figura 2, o campo elétrico está representado por linhas verticais apontando para baixo. Isso indica que o campo elétrico está direcionado de cima para baixo.
3. Força sobre o Elétron: Como a carga do elétron é negativa, a força que ele sente é na direção oposta ao campo elétrico. Portanto, se o campo elétrico está direcionado para baixo, a força sobre o elétron será para cima.
4. Desvio do Feixe de Elétrons: Ao passar pela região B, o feixe de elétrons será desviado para cima devido à força elétrica que atua sobre eles. Isso significa que, ao invés de seguir em linha reta, o feixe será curvado para cima.
5. Impacto na Tela: Considerando que o feixe de elétrons é desviado para cima, ele atingirá um ponto mais alto na tela. Observando a disposição dos pontos na tela (1, 2, 3, 4), o ponto 2 está localizado acima do ponto central (4), que seria o ponto de impacto se não houvesse desvio. Portanto, o feixe de elétrons atinge o ponto 2.
Assim, a análise do comportamento dos elétrons no campo elétrico explica por que o feixe atinge o ponto 2 na tela.