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?
Esta questão avalia o conceito de força elétrica sobre cargas negativas em campo elétrico, aplicado ao funcionamento de um tubo de raios catódicos.
Na Figura 2, as linhas de campo elétrico na região B estão orientadas para cima (as setas azuis indicam a direção do campo elétrico E). O feixe de elétrons (carga negativa) se move horizontalmente para a direita com velocidade v.
A força elétrica sobre uma carga é dada por F = qE. Como o elétron possui carga negativa (q = −e), a força resultante é oposta à direção do campo elétrico. Portanto, se o campo aponta para cima, a força sobre o elétron aponta para baixo.
Com o feixe se deslocando horizontalmente para a direita e sofrendo deflexão para baixo pela ação do campo em B, o feixe atinge a parte inferior da tela. Observando a Figura 1, o ponto localizado na parte de baixo da tela é o ponto 2.
Os demais pontos estão incorretos porque: o ponto 1 está no topo (exigiria deflexão para cima, que ocorreria se a força fosse para cima — o que não acontece com elétrons neste campo), o ponto 5 corresponde à trajetória sem deflexão, e os pontos 3 e 4 estão em posições intermediárias que não correspondem à deflexão vertical para baixo causada pelo campo.
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