Como jogar Feixe de elétrons
- Escolhe um teste e lê no cartão as placas, o campo e o feixe.
- Usa E = V ÷ d, a = q·E ÷ m, t = L ÷ v₀ e y = ½·a·t², em metros, segundos e coulombs.
- Escreve a tua previsão e carrega em Iniciar. A partícula é disparada em câmara lenta; a tua previsão é a trajetória laranja a tracejado.
- Compara a trajetória luminosa com a tua laranja, dentro das placas e no painel da direita.
Um campo uniforme desvia um feixe
Duas placas paralelas a uma distância d, com uma tensão V entre elas, criam um campo uniforme E = V ÷ d que aponta da placa + para a placa −: um volt por metro é um newton por coulomb. Uma carga q ali sente a mesma força q·E em todo o lado, por isso uma partícula disparada a direito entre as placas move-se como uma bola lançada na horizontal: a sua velocidade ao longo do tubo continua a ser v₀, enquanto através do tubo acelera de forma constante, a = q·E ÷ m. A sua trajetória é uma parábola, y = ½·a·(x ÷ v₀)², e ao sair das placas segue a direito. Um elétron é tão leve que um campo modesto lhe dá uma aceleração de cerca de 10¹⁵ m/s², e a gravidade não conta nada. Um próton com a mesma carga em tamanho desvia-se para o outro lado e cerca de 1836 vezes menos. Os antigos televisores de tubo, os osciloscópios e as impressoras de jato de tinta dirigem feixes assim.
Um modelo de aprendizagem focado
O campo é uniforme entre as placas e nulo fora delas, sem efeitos de borda. A partícula entra pelo eixo, mantém a velocidade ao longo do tubo e acelera de forma constante através dele, por isso a sua altura é uma parábola entre as placas e uma reta depois; se chegar a uma placa, para nela nesse mesmo instante. A gravidade é ignorada: aqui é cerca de 10¹⁴ vezes mais fraca do que a força elétrica. Em todos os testes a velocidade fica abaixo de 9 % da velocidade da luz, por isso o modelo não é relativista. Cada ensaio dura alguns nanossegundos e é abrandado para durar cerca de 4 s. As respostas dentro de 2 % estão certas.