Uma bobina cilíndrica é posta em rotação rápida em torno do seu eixo e a seguir é bruscamente parada. Os elétrons livres tendem a continuar o movimento, criando uma assimetria de cargas entre as duas extremidades do fio, pelo que há um aparecimento de uma diferença de potencial. Será que esse fenômeno acontece realmente? Ou é viagem Luiz e do André?
i. Um disco metálico está em rotação rápida em torno do seu eixo. A existência de uma força centrífuga no disco provoca uma acumulação de elétrons sobre as bordas, que se recolhem com a ajuda de um condutor imóvel também ligado ao eixo.
a) Observa-se realmente corrente elétrica?
b) De onde provém a energia elétrica que pode fornecer está corrente?

Passo 1

Vamos entender o que está acontecendo aqui. Temos um disco metálico girando rápido em torno do seu eixo. A força centrífuga age nos elétrons livres dentro do disco, empurrando-os para as bordas. Esse movimento pode criar uma diferença de potencial elétrico entre o centro e as bordas. Precisamos analisar se essa diferença realmente gera uma corrente elétrica e descobrir de onde vem a energia dessa corrente. Para isso, vamos usar conceitos de força centrífuga, diferença de potencial e conservação de energia.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a força centrífuga. Quando o disco gira, cada elétron sofre uma força que o empurra para fora, para as bordas do disco. A força centrífuga pode ser calculada pela fórmula:
onde:
  • é a massa do elétron,
  • é a velocidade angular do disco,
  • é a distância do elétron ao eixo de rotação.
Essa força faz com que os elétrons se acumulem nas bordas do disco, criando uma diferença de potencial elétrico entre o centro e as bordas.

Passo 3

Essa acumulação de elétrons nas bordas gera uma diferença de potencial entre o centro e as bordas. Se conectarmos um condutor entre o centro e as bordas, essa diferença de potencial pode causar o fluxo de elétrons através do condutor, ou seja, uma corrente elétrica .
A relação entre a corrente, a diferença de potencial e a resistência do condutor é dada pela Lei de Ohm:

Passo 4

Então, para verificar se realmente há uma corrente elétrica, precisamos considerar:
  1. A existência da diferença de potencial criada pela força centrífuga.
  2. A presença de um condutor que permite o fluxo de elétrons do centro para as bordas (ou vice-versa).
Se esses dois fatores estiverem presentes, sim, haverá uma corrente elétrica.

Passo 5

Agora, vamos entender de onde vem a energia elétrica dessa corrente. Quando os elétrons se movem através do condutor, eles perdem energia elétrica. Essa energia não surge do nada; ela vem do trabalho mecânico realizado para manter o disco girando.
O processo é uma transformação de energia: energia cinética da rotação do disco se transforma em energia elétrica na corrente gerada. À medida que a corrente flui, o disco pode desacelerar se não houver um suprimento contínuo de energia mecânica.

Resposta

a) Sim, observa-se uma corrente elétrica gerada pela diferença de potencial criada pela força centrífuga no disco.
b) A energia elétrica fornecida por essa corrente provém do trabalho mecânico realizado para girar o disco, convertendo energia cinética em energia elétrica.

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