(UEG-GO) Os elétrons, em um circuito no qual há uma corrente elétrica contínua, movem-se com velocidade muito pequena (apenas 0,1 \mathrm{~mm} / \mathrm{s}, aproximadamente). Entretanto, quando ligamos o interruptor do circuito, o campo elétrico que surge no condutor é estabelecido quase instantaneamente em todo fio, pois a velocidade de propagação desse campo é praticamente igual à da luz. Então, em um tempo muito curto, todos os elétrons livres já estão em movimento, embora os elétrons que começaram a mover-se nas proximidades do interruptor só alcancem o filamento depois de um tempo muito longo. Portanto, os elétrons que provocam o aquecimento do filamento a 2500^{\circ} \mathrm{C} são aqueles presentes no seu próprio tungstênio.
LUZ, A. M.R.; ÁLVARES, B.A, —Curso de Físicall. 5. ed. Eletricidade, São Paulo: Scipione, p. 155.
A propósito do assunto tratado no texto, assinale a alternativa CORRETA:
a) O efeito joule consiste na transformação de energia térmica em energia luminosa em um resistor percorrido por uma corrente elétrica.
b) As lâmpadas incandescentes foram criadas por James Watt.
c) Os filamentos dessas lâmpadas são geralmente feitos de tungstênio, que é um metal cujo ponto de fusão é baixo.
d) Para um elétron percorrer um fio de 60 cm de comprimento com velocidade constante de 0,1 \mathrm{~mm} / \mathrm{s} seria necessário um tempo de 100 minutos.

Passo 1

O enunciado apresenta um trecho sobre o comportamento dos elétrons em um fio e dá a informação numérica de que a velocidade de deriva dos elétrons é aproximadamente 0,1\\ \mathrm{mm/s}. Pede-se que eu assinale a alternativa correta entre as opções (a), (b), (c) e (d). Dados relevantes extraídos do enunciado: \,v=0,1\\ \mathrm{mm/s} (velocidade dos elétrons) e, na alternativa (d), a distância a percorrer é 60\\ \mathrm{cm}. Não há figura faltando; a escolha é qual alternativa é verdadeira.

Passo 2

Analisando a alternativa (a): ela diz que o efeito Joule é a transformação de energia térmica em energia luminosa em um resistor percorrido por corrente elétrica. Vamos entender o que é o efeito Joule. O efeito Joule é o aquecimento de um condutor quando passa corrente elétrica por ele; isso significa que energia elétrica é convertida em energia térmica. A expressão mais usada para potência dissipada por efeito Joule é
P = I^{2}R,
onde P é a potência térmica (energia por unidade de tempo) gerada em watts, I é a corrente elétrica em ampères e R é a resistência em ohms. Aqui, cada variável significa: I — quão forte é a corrente; R — quanto o material resiste à passagem da corrente; P — quanta energia é transformada em calor por segundo. Portanto, o efeito Joule é transformação de energia elétrica em térmica, não o contrário. A alternativa (a) está incorreta.

Passo 3

Analisando a alternativa (b): ela afirma que as lâmpadas incandescentes foram criadas por James Watt. Um breve contexto histórico ajuda: vários experimentos e inventores contribuíram para a lâmpada incandescente (por exemplo, Humphry Davy, Joseph Swan) e a versão comercialmente bem-sucedida e popularizada foi associada a Thomas Edison. James Watt é famoso por aperfeiçoar a máquina a vapor no século XVIII/XIX, não por criar lâmpadas incandescentes. Logo, a alternativa (b) está incorreta.

Passo 4

Analisando a alternativa (c): ela diz que os filamentos são geralmente feitos de tungstênio, que é um metal cujo ponto de fusão é baixo. Primeiro, é verdade que os filamentos são geralmente de tungstênio — isso porque o tungstênio resiste a temperaturas muito altas sem fundir. Mas a frase diz que o ponto de fusão é baixo, o que é falso: o tungstênio tem ponto de fusão muito alto. Um valor típico é
T_{\text{fusão do tungstênio}}\approx 3422^\circ\mathrm{C}.ãê
Filamentos incandescentes trabalham a temperaturas da ordem de 2000^\circ\mathrm{C} a 3000^\circ\mathrm{C}, daí a escolha do tungstênio. Portanto a alternativa (c) está incorreta porque afirma o contrário do real.

Passo 5

Analisando a alternativa (d): ela propõe um cálculo de tempo para um elétron percorrer um fio de 60\\ \mathrm{cm} com velocidade constante de 0,1\\ \mathrm{mm/s}. Vamos calcular passo a passo. Primeiro, converto a distância para milímetros:
60\\ \mathrm{cm}=600\\ \mathrm{mm}.
A fórmula básica para tempo com movimento uniforme é
t=\frac{d}{v},
onde t é o tempo, d é a distância e v é a velocidade. Substituindo:
t=\frac{600\\ \mathrm{mm}}{0,1\\ \mathrm{mm/s}}=6000\\ \mathrm{s}.
Transformando segundos em minutos:
6000\\ \mathrm{s} \div 60 = 100\\ \mathrm{min}.
Portanto o cálculo bate certinho com a alternativa (d). A alternativa (d) está correta.

Passo 6

Concluímos que (a), (b) e (c) estão incorretas por razões físicas e históricas, e que (d) é verdadeira pelo cálculo direto do tempo com t=d/v. Força aí — você já identificou a alternativa certa com a unidade e a conta certinha!

Resposta

d)

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