O que é a velocidade de deriva? . Qual a relação entre a densidade de corrente elétrica e a velocidade de deriva?
Passo 1
O enunciado pede para entender o que é a velocidade de deriva de portadores de carga em um condutor e como ela se relaciona com a densidade de corrente elétrica. Vamos usar conceitos de eletrodinâmica clássica: carga, número de portadores, campo elétrico, corrente e densidade de corrente.
Passo 2
A velocidade de deriva é a velocidade média que as partículas carregadas (elétrons em metais, íons em eletrólitos etc.) adquirem sob a ação de um campo elétrico, levando em conta que elas estão sujeitas a colisões que as retardam. Apesar das altas velocidades térmicas, o campo elétrico impõe um pequeno excesso de deslocamento numa direção, e esse deslocamento médio por unidade de tempo é a velocidade de deriva, normalmente denotada por
.
Passo 3
Para achar a relação com a densidade de corrente, lembramos que a corrente elétrica que atravessa uma área
é
Numa pequena faixa de condutor, em tempo
, cada portador de carga
se desloca em média
. Se a densidade numérica de portadores for
(portadores por volume), o número que atravessa
é
. Logo
e portanto
Dividindo pela área
obtemos a densidade de corrente
:
Resposta
– A velocidade de deriva
é a velocidade média de deslocamento dos portadores de carga sob um campo elétrico, já considerando colisões que ocorrem no meio.
– A densidade de corrente elétrica e a velocidade de deriva estão ligadas por
– A densidade de corrente elétrica e a velocidade de deriva estão ligadas por
onde
é a densidade de portadores (m⁻³) e
é a carga de cada portador.