Questão 03: Um fio condutor de cobre, de seção transversal uniforme, é ligado a uma fonte que mantém uma corrente elétrica constante de I=2,5 A durante 4 minutos.
Sabendo que a carga elementar do elétron é e=1,6 \times 10^{-19} \mathrm{C} :

Passo 1

O enunciado apresenta um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica constante de I = 2{,}5\\ \mathrm{A} durante um intervalo de tempo de 4 minutos. Pergunta-se, na prática, quantos elétrons passam por uma seção transversal do fio nesse período. Para resolver, usaremos:
  1. A definição de corrente elétrica como razão entre carga total e tempo,
  2. A relação entre carga total e número de portadores elementares (elétrons).

Passo 2

Vamos primeiro converter o tempo de minutos para segundos, pois a unidade de corrente \mathrm{A} corresponde a \mathrm{C}/\mathrm{s}.
t = 4\\ \text{min} = 4 \times 60\\ \mathrm{s} = 240\\ \mathrm{s}.

Passo 3

Pela definição de corrente elétrica, a carga total Q que passa pela seção é dada por
Q = I \, t.
Substituindo os valores:
Q = 2{,}5\\ \mathrm{A} \times 240\\ \mathrm{s} = 600\\ \mathrm{C}.

Passo 4

Cada elétron transporta uma carga e = 1{,}6\times 10^{-19}\\ \mathrm{C}. O número de elétrons n que corresponde à carga Q é
n = \frac{Q}{e}.
Logo,
n = \frac{600}{1{,}6\times 10^{-19}} = 3{,}75 \times 10^{21}\\ \text{elétrons}.é

Resposta

3{,}75 \times 10^{21} elétrons.

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