Determine (a) a densidade de corrente e (b) a velocidade de deriva
para uma corrente elétrica de 1 mA fluindo por um fio de cobre No. 14. (O diâmetro de um fio No. 14, muito usado em instalações residenciais é
).
Passo 1
O enunciado pede (a) a densidade de corrente
e (b) a velocidade de deriva
para uma corrente de
fluindo por um fio de cobre tipo No. 14, que tem diâmetro
. Para isso vamos precisar de:
- cálculo da área da seção transversal do fio;
- fórmula
; - estimativa da densidade de elétrons livres
no cobre (usando sua massa específica, massa molar e número de Avogadro); - relação
, onde é a carga do elétron.
Passo 2
Calcular a área da seção transversal e a densidade de corrente:
O diâmetro é , logo a área vale
O diâmetro é
Como
, temos
Passo 3
Determinar a densidade de elétrons livres
no cobre:
O cobre tem massa específica e massa molar
. Admitindo um elétron livre por átomo,
O cobre tem massa específica
Passo 4
Calcular a velocidade de deriva
:
Sabendo que a carga elementar é , usa-se
Sabendo que a carga elementar é
Resposta
(a)
(b)
(b)