A proposal with low cost for cathode ray experiments

Caderno Brasileiro de Ensino de Física

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Title A proposal with low cost for cathode ray experiments
Uma proposta de baixo custo para experimentos com raios catódicos
 
Creator Neves, Defferson Rodrigues Martins das
Pereira, Bianca Alves
Pereira, Sabrina Alves
Forato, Thaís Cyrino de Mello
Bianco, André Amaral Gonçalves
 
Subject Natural Science; Physics; Physics Teaching; Experimentation
Charge/Mass Ratio of the Electron; Cathode Rays; J. J. Thomson and the Structure of Matter
Ciências Naturais; Física; Ensino de Física; Experimentação
Relação Carga/Massa do Elétron; Raios Catódicos; J. J. Thomson e a Estrutura da Matéria
 
Description This paper presents a proposal for the adaptation of one of the experiments on the nature of the cathod rays performed at the end of the 19th century, specifically the one presented in textbooks and scientific dissemination as "the Thomson experiment" for the calculation of charge /mass ratio of the electron. Our proposal uses materials at a lower cost than experiment kits available on the market and presents a detailed description of its construction and operation, and contributes in several respects as a solution to some of the reasons related to the low utilization of experiments in science classes: the high cost materials and equipment, the lack of laboratories and the lack of ability of teachers. The elaboration of the experimental apparatus is also accompanied by the mathematical development necessary for its use and the indication of the various physical phenomena that can be treated in parallel with its implementation. With the experimental adaptation, we were able to measure and calculate the magnetic field to which the electrons are subjected inside a cathode ray tube, the potential difference between cathode and anode in the tube (electron acceleration voltage), the magnetic deflection that the electrons undergo, and to a good approximation the speed of translation of the electrons and the charge/ mass ratio of these particles.
Este trabalho apresenta uma proposta de adaptação de um dos experimentos sobre a natureza dos raios catódicos realizado ao final do século XIX, especificamente, aquele apresentado em livros didáticos e de divulgação científica como “o experimento de Thomson” para o cálculo da relação carga/massa do elétron. Nossa proposta utiliza materiais com custos inferiores aos de kits de experimentos disponíveis no mercado internacional e apresenta uma descrição pormenorizada da sua construção e operação, concorrendo, em vários aspectos, como solução para alguns dos motivos relacionados à pouca utilização dos experimentos nas aulas de ciências: o custo elevado dos materiais e dos equipamentos, a falta de laboratórios e a falta de habilidade dos professores. A elaboração do aparato experimental é ainda acompanhada do desenvolvimento matemático necessário à sua utilização e da indicação dos vários fenômenos físicos que podem ser tratados paralelamente à sua implementação. Com a adaptação experimental, fomos capazes de medir e calcular o campo magnético a que os elétrons são submetidos no interior de um tubo de raios catódicos, a diferença de potencial entre catodo e anodo no tubo (tensão de aceleração dos elétrons), a deflexão magnética que os elétrons sofrem, e, com uma boa aproximação, a velocidade de translação dos elétrons e a relação carga/massa dessas partículas.
 
Publisher Imprensa Universitária - UFSC
 
Contributor

 
Date 2019-05-13
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion

 
Format application/pdf
 
Identifier https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2019v36n1p256
10.5007/2175-7941.2019v36n1p256
 
Source Caderno Brasileiro de Ensino de Física; v. 36, n. 1 (2019); 256-286
2175-7941
1677-2334
 
Language por
 
Relation https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2019v36n1p256/39939
 
Rights Direitos autorais 2019 Caderno Brasileiro de Ensino de Física
 

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