Exercici 2 - Opció A · Física Selectividad Cataluña Juny Serie 1 2025

Exercici 2. Camps electromagnètics

Trieu UNA de les dues opcions (A o B) i responeu als apartats corresponents.

OPCIÓ A

L'experiment de Millikan va permetre determinar la càrrega de l'electró. El muntatge d'aquest experiment consta de dues plaques metàl·liques horitzontals, una sobre de l'altra, separades verticalment per una distància $d$ i connectades a una font de potencial elèctric regulable. En l'espai que hi ha entre les plaques s'introdueixen algunes gotetes d'oli carregades negativament. L'experiment consisteix a crear un camp elèctric entre les plaques i aconseguir una posició d'equilibri de les gotetes d'oli contrarestant el seu pes.

DADES:

$|e| = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}$

$m_e = 9{,}11 \times 10^{-31}\text{ kg}$

$g = 9{,}8\text{ m}\cdot\text{s}^{-2}$

Volum d'una esfera: $\frac{4}{3}\pi r^3$

a)

Feu un esquema del dispositiu emprat per Millikan, dibuixant les forces que actuen sobre una gota d'oli esfèrica. Indiqueu i raoneu el signe de la càrrega que tindrà cada placa i la direcció i el sentit del camp elèctric generat per aquestes plaques. Suposant que les plaques es connecten a un potencial elèctric de $2{,}00\text{ kV}$ i que la distància entre plaques és $d = 2{,}00\text{ cm}$, calculeu el camp elèctric creat entre plaques i dibuixeu-lo en el mateix esquema. [1,25 punts]

b)

Tenint en compte que la densitat de l'oli és de $923\text{ kg}\cdot\text{m}^{-3}$ i que el radi d'una gota és d'$1{,}08\;\mu\text{m}$, calculeu la càrrega d'una gota que es troba en equilibri. Quants electrons calen per a generar aquesta càrrega? Què s'observaria si il·luminéssim la gota amb raigs ultraviolats i aquesta perdés un electró? Justifiqueu la resposta. [1,25 punts]