Defina as quantidades mobilidade eletrônica e condutividade. Quais as suas unidades no SI?

Passo 1

O enunciado pede para definirmos a mobilidade eletrônica e a condutividade elétrica, indicando também as suas unidades no Sistema Internacional. O conteúdo é de transporte de carga em materiais condutores ou semicondutores, e vamos usar as definições físicas de velocidade de deriva e de lei de Ohm microscópica.

Passo 2

A mobilidade eletrônica, que chamamos de mu, mede a facilidade com que os elétrons se deslocam sob a ação de um campo elétrico. Ela é definida como a razão entre a velocidade de deriva média dos elétrons vd e a intensidade do campo elétrico E:
mu = |vd|E
No Sistema Internacional, a velocidade é medida em metros por segundo e o campo em volts por metro, logo a unidade de mu é
m^2,V^-1,s^-1

Passo 3

A condutividade elétrica, que chamamos de sigma, quantifica a capacidade de um material conduzir corrente elétrica. Microscopicamente, quando temos um gás de elétrons de densidade n e carga elementar q, a condutividade relaciona-se com a mobilidade assim:
sigma = n,q,mu
No Sistema Internacional, a densidade n é em m^-3, q em coulomb ( C), mu em m^2,V^-1,s^-1, resultando em
sigma em A,V^-1,m^-1,
que também pode ser escrito como Omega^-1,m^-1, já que 1 S = 1 Omega^-1.

Resposta

Mobilidade eletrônica mu: mu = |vd|E, unidade m^2,V^-1,s^-1.
Condutividade elétrica sigma: sigma = n,q,mu, unidade S,m^-1 (ou Omega^-1,m^-1).

Exercícios relacionados