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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:
Figura 2
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
C 3
D 4
E 5
Gabarito oficial
B
Caderno de referência do INEP.
O que a questão cobra
Eletrostática: determinar a direção da força sobre uma carga negativa dentro de um campo elétrico uniforme.
Resolução passo a passo
- Localize os pontos na tela da Figura 1: 1 em cima, 2 embaixo, 3 à direita, 4 à esquerda e 5 no centro. Sem o campo, o feixe seguiria reto até o 5.
- Agora leia a Figura 2: as linhas do campo elétrico E apontam para cima, e o feixe entra na região com velocidade horizontal, para a direita.
- Aplique a relação F = q · E. Para uma carga negativa, o sinal inverte o sentido: a força é oposta ao campo, ou seja, aponta para baixo.
- O elétron mantém a velocidade horizontal e ganha uma componente vertical para baixo, descrevendo uma parábola. Ele atinge, portanto, o ponto abaixo do centro: o 2 — alternativa B.
Alternativa por alternativa
- A
1
Errada. O ponto 1 está acima do centro e seria atingido por uma carga positiva, que é empurrada no mesmo sentido do campo. O feixe é de elétrons, de carga negativa.
- B
2
Correta. Com campo apontando para cima e carga negativa, a força é para baixo. O feixe desce em relação à trajetória reta e atinge o ponto 2.
- C
3
Errada. O ponto 3 está à direita, no mesmo nível do centro. Um desvio horizontal exigiria um campo horizontal, e o da Figura 2 é claramente vertical.
- D
4
Errada. O ponto 4 está à esquerda e sequer seria alcançável: o feixe se desloca da esquerda para a direita e não pode voltar. Além disso, o campo é vertical.
- E
5
Errada. O ponto 5 é o centro, atingido apenas se não houvesse desvio nenhum. Como existe campo na região B e a carga é diferente de zero, há necessariamente força e desvio.