fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

Se os campos forem escolhidos de tal forma que a força elétrica equilibre a
magnética, a partícula se moverá numa reta horizontal e sairá da região entre os
campos à direita. A velocidade que ela terá é dada por:
de onde vem:
qvB = qE ,
E
v = . B
Note então, que apenas as partículas com essa velocidade passam sem
desvio pela região dos campos cruzados E e B . Na prática, E e B são ajustados
para selecionar uma certa velocidade. As outras partículas serão desviadas para
cima ou para baixo já que a velocidade da partícula filtrada independe tanto de sua
massa, quanto de sua carga!
PENSE E RESPONDA 27.4
Ao entrarem no campo magnético B
0
, os íons descrevem uma trajetória
semi-circular até atingir uma chapa fotográfica em P . Como já vimos,
então:
mv
r
2
m
q
= qvB ,
=
rB0
v
Se admitirmos que o módulo do campo magnético na região do filtro de
velocidades seja B , teremos:
.
m rB0B
=
q E
Note que todas as quantidades envolvidas são mensuráveis. Assim, podemos
medir a relação carga/massa de partículas, através da medida do raio de curvatura
da trajetória da partícula no campo B
0
.
Como ficam as forças se a carga q for negativa.
27.5.2 O ESPECTRÔMETRO DE MASSA
O espectrômetro de massa é um instrumento que separa íons, sejam eles
atômicos ou moleculares, conforme a relação carga-massa que possuam. Um feixe
de íons passa por um filtro de velocidades e depois entra numa região com um
campo magnético de indução B
0
, como mostra a figura 27.9:
ATIVIDADE 27.3
Faça uma representação esquemática dos vetores v r r r r
, v × B e F para a partícula na
região do campo magnético de indução B r
da Figura 27.8 em vários instantes de
0
tempo para verificar a trajetória mostrada na figura.
27.5.3 O CÍCLOTRON
Figura 27.9: Espectrômetro de massas.
Inventado em 1932 por Ernest Lawrence (1902-1958), o cíclotron é um
aparelho que consegue acelerar partículas até que atinjam velocidades muito altas.
Num ciclo de operação deste aparelho, os campos elétrico e magnético têm papel
fundamental, como veremos. As partículas muito energéticas que emergem de um
cíclotron são usadas para bombardear outros núcleos; esse bombardeio, por sua
vez, provoca reações nucleares de interesse para a pesquisa de Física de partículas
e altas energias. Muitos hospitais usam cíclotrons para fabricar substâncias
radioativas usadas para diagnósticos e para o tratamento de algumas
enfermidades.
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