Quando uma corrente elétrica passa através de um resistor, ela perde energia, transformando a energia perdida em energia térmica no resistor. A corrente elétrica perde energia cinética, energia potencial ou uma combinação das duas? Explique.

Passo 1

O enunciado pergunta se, ao atravessar um resistor, a corrente elétrica (isto é, os portadores de carga) perde energia cinética, energia potencial ou as duas, transformando essa energia em calor. O conteúdo é o efeito Joule e a conservação de energia elétrica. Vamos usar os conceitos de velocidade de arraste, diferença de potencial e trabalho da força elétrica para entender qual forma de energia é dissipada.

Passo 2

Dentro de um condutor com resistência, os elétrons têm uma velocidade média de arraste vec vd muito pequena e, em regime estacionário, essa velocidade permanece praticamente constante. Ou seja, a energia cinética média de cada elétron não varia: quando ele acelera entre colisões com a rede cristalina, logo em seguida colide e retorna à média. Logo, não há variação líquida de energia cinética.

Passo 3

Em contrapartida, existe uma diferença de potencial De<a V aplicada ao resistor. Cada elétron de carga q=-e “cai” nesse campo elétrico, perdendo energia potencial elétrica. O trabalho realizado pela força elétrica sobre um elétron ao atravessar o resistor é
W = q,De<a V ,,
que em módulo vale e,De<a V. Essa energia deixa de ser potencial e vai para as vibrações da rede (calor).

Passo 4

A potência dissipada no resistor é
P = V,I = I^2,R = V^2R,,
mostrando que toda a energia fornecida pela diferença de potencial V e pela corrente I sai em forma de calor, fruto da perda de energia potencial elétrica dos elétrons. A energia cinética média deles permanece praticamente inalterada.

Resposta

A corrente elétrica perde energia potencial elétrica, que é convertida em energia térmica. A variação de energia cinética dos elétrons é desprezível.

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