Um fio de cobre com calibre 18 ( 0,048 in, geralmente usado nos fios que ligam lâmpadas) possui um diâmetro nominal igual a
. Esse fio está conectado a uma lâmpada de 200 W e conduz uma corrente de
. A densidade dos elétrons livres é de
elétrons por metro cúbico.
Diante dessas informações, calcule:
a) o módulo da densidade de corrente;
b) o módulo da velocidade de arraste;
c) o tempo que cada elétron livre levaria para percorrer
de fio.
Fonte: adaptado de Exemplo 25.1 da referência 2.
Diante dessas informações, calcule:
a) o módulo da densidade de corrente;
b) o módulo da velocidade de arraste;
c) o tempo que cada elétron livre levaria para percorrer
Passo 1
O enunciado dá um fio de cobre de diâmetro
por onde passa uma corrente de intensidade
. A densidade de elétrons livres é
. Pede-se
a) o módulo da densidade de corrente ,
b) o módulo da velocidade de arraste ,
c) o tempo para um elétron percorrer
de fio.
Para resolver vamos usar as fórmulas
a) o módulo da densidade de corrente
b) o módulo da velocidade de arraste
c) o tempo
Para resolver vamos usar as fórmulas
onde
é a área da seção,
e
.
Passo 2
Calcular a área da seção reta do fio, que é circular com raio
:
Passo 3
Usar
para achar a densidade de corrente:
Passo 4
Calcular a velocidade de arraste pela relação
:
Passo 5
Determinar o tempo para percorrer
com velocidade
:
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)