Tubos de imagem de televisão possuem bobinas magnéticas defletoras que desviam elétrons para obter pontos luminosos na tela e, assim, produzir imagens. Nesses dispositivos, elétrons são inicialmente acelerados por uma diferença de potencial entre o catodo e o anodo. Suponha que os elétrons são gerados em repouso sobre o catodo. Depois de acelerados, são direcionados, ao longo do eixo , por meio de uma fenda sobre o anodo, para uma região de comprimento onde atua um campo de indução magnética uniforme , que penetra perpendicularmente o plano do papel, conforme mostra o esquema. Suponha, ainda, que a tela delimita a região do campo de indução magnética.

Se um ponto luminoso é detectado a uma distância sobre a tela, determine a expressão da intensidade de necessária para que os elétrons atinjam o ponto luminoso , em função dos parâmetros e constantes fundamentais intervenientes. (Considere ).

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ITA IIIT 11/05/2022, 18:37
Pode-se começar pelo elétron sendo colocado no cátodo, segundo terceiro período do enunciado, ele parte do repouso, assim, vamos analisar primeiro a situação do elétron até o escape pela fenda do ânodo. Nessa perspectiva, é evidente temos uma força elétrica atuando no cátodo, esta responsável por acelerá-lo, ou seja, pelo $\text{Teorema do Trabalho Total}$, têm-se a velocidade de escape da fenda, veja: \begin{matrix} W_T = \Delta E_c &\Rightarrow& |e|U = {{\dfrac{m \cdot v^2 }{2}}} - {{\dfrac{m \cdot 0^2 }{2}}} &\therefore& v = {{ \sqrt{\dfrac{2|e|U }{m}}}} & (1) \end{matrix}Com isso, por o elétron apresentar carga negativa, e o campo ser entrando na tela, constata-se que a força magnética será vertical para baixo. Desta maneira, o elétron tende a fazer um movimento circular uniforme de raio $r >b$, analisando a geometria do problema, temos:
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Então, \begin{matrix} F_M = R_c &\Rightarrow& B|e|v = {{\dfrac{m \cdot v^2 }{r}}} &\Rightarrow& B = {{\dfrac{m \cdot v }{|e| \cdot r}}} & (2) \end{matrix}Perceba que: \begin{matrix} r^2 = (r-b)^2 + L^2 &\Rightarrow& 2rb = b^2 + L^2 \approx L^2 &\therefore& r \approx {{\dfrac{L^2}{2b}}} \end{matrix}Substituindo o resultado acima, junto ao que constatamos em $(1)$, no resultado $(2)$, têm-se por fim: \begin{matrix} |\vec{B}| = {{\dfrac{L^2}{2b}}} {{ \sqrt{\dfrac{2mU }{|e|}}}} & \tiny{\blacksquare} \end{matrix}
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