Dissertativas 1 - 2ª Fase Dia 3 - ITA 2025

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Questão 1

Dissertativa
1

O quantum de fluxo magnético ϕ0 pode ser definido como metade do fluxo magnético obtido a partir da combinação da constante de Planck h, da velocidade da luz c e da carga fundamental e. Considere um elétron se movendo em uma órbita circular de raio R, sob a ação de um campo magnético de modo que o fluxo magnético dentro de sua órbita é igual a  ϕ0.Faça o que se pede nos itens a seguir.

a) Obtenha a expressão para  ϕ0.

b) Sabendo que a velocidade do elétron é dada por  βcβ1,cálculo do raio R , em termos de h, c, β e me, a massa do elétron.

Resolução:

a) Pode-se escrever o fluxo magnético como: ϕ=α·hx·cy·ez

Sendo α uma constante adimensional.

Tem-se as dimensionais:

ϕ =B·A=Fi·[L]·A=M·L·T-2I·L·L2=M·L2·T-2·I-1h =[E][f]=M·L2·T-2T-1=M·L2·T-1c=L·T-1e=T·I

Pela homogeneidade dimensional:

ϕ=α·hx·cy·ezM·L2T-2·I-1=1·M·L2·T-1x·L·T-1y·T·IzM·L2·T-2·I-1=Mx·L2x+y·T-x-y+z·Izx=12x+y=2-x-y+z=-2z=-1(x,y,z) = (1,0,-1)

Logo: ϕ=α·he

Considera-se α=1ϕ=he

Portanto, ϕ0=ϕ2ϕ0==h2e

b) O fluxo magnético dentro da órbita do elétron é: 

ϕ0=B·πR2=h2eB=h2e·πR2

A força magnética é a responsável por manter o elétron na órbita:

Fm=e·v·B =me·V2RR=me·Ve·BR=me·β·ce·h2e·πR2R=h2πmeβc

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