Um fio de cobre com seção transversal de
conduz uma corrente de 10 A . Encontre a velocidade média dos elétrons no fio. Dado: carga do elétron
. Peso atómico do cobre
, número de Avogadro 6,02 (
átomos/mol), assume-se que cada átomo de cobre contribui com um elétron livre para a condução.
Passo 1
O enunciado dá um fio de cobre de área de seção transversal
conduzindo uma corrente
. Queremos a velocidade média de deriva dos elétrons, ou seja, a velocidade com que os portadores (elétrons livres) se deslocam. Para isso, precisamos de:
- A densidade de elétrons livres
no cobre, obtida a partir da massa específica do cobre (assumida típica de ), do peso atômico e do número de Avogadro . - A relação entre corrente, densidade de elétrons e velocidade de deriva:
Passo 2
Calcular a densidade de elétrons livres
. Cada átomo de cobre contribui com um elétron, logo
onde
,
e
. Assim,
Passo 3
Usar a relação do passo anterior para isolar a velocidade de deriva
:
onde
.
Passo 4
Substituir os valores numéricos:
Resposta
A velocidade média de deriva dos elétrons no fio é aproximadamente