Uma corrente é estabelecida num tubo de descarga de gás quando uma diferença de potencial (ddp) é aplicada entre dois eletrodos no tubo. O gás se ioniza, os elétrons movem-se em direção ao terminal positivo e os íons positivos em direção ao terminal negativo. Em um tubo de descarga de hidrogênio, elétrons e prótons passam através da seção reta do tubo a cada segundo. Quais são o módulo da corrente elétrica e o sentido do vetor densidade de corrente elétrica nesse tubo de descarga? Lembre-se que o módulo da carga do elétron vale .
- . Sentido: do terminal positivo para o negativo.
- . Sentido: do terminal positivo para o negativo.
- . Sentido: do terminal negativo para o positivo.
- . Sentido: do terminal negativo para o positivo.
- . Sentido: do terminal positivo para o negativo.
- . Sentido: do terminal negativo para o positivo.
Passo 1
Primeiramente, desenhamos:
Beleza. Como temos prótons pra um lado e elétrons pro outro de corrente, o número de partículas total nada mais é do que a soma dos dois:
Passo 2
Dado que temos o número de partículas, e a carga do elétron e do próton são iguais em módulo, temos que a carga total é:
Isso funciona porque os elétrons e prótons em movimento estão indo em sentidos opostos. Portanto eles se somam para gerar a corrente total.
Um elétron indo da esquerda pra direita gera a mesma corrente que um próton indo da direita pra esquerda.
Passo 3
Como o enunciado diz que essa é a carga que cruza uma seção reta do fio a cada segundo, temos:
Passo 4
O vetor densidade de corrente nada mais é que:
Onde e estão em módulo e é o vetor que dá o sentido e a direção da corrente. Como a corrente tem o sentido contrário ao dos elétrons, e eles seguem em direção ao terminal positivo, temos que o sentido dela é do positivo pro negativo.
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