A intensidade de corrente em um fio é dobrada. O que ocorre com:
(a) a densidade de corrente, (b) a densidade de elétrons de condução, © o tempo médio entre colisões sucessivas,
a densidade de elétrons de condução, e (
) a velocidade de deriva dos elétrons?
(a) a densidade de corrente, (b) a densidade de elétrons de condução, © o tempo médio entre colisões sucessivas,
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que a intensidade de corrente em um fio é dobrada. Estamos lidando com eletricidade, especificamente com conceitos como densidade de corrente, densidade de elétrons de condução, tempo médio entre colisões e velocidade de deriva dos elétrons. Para resolver isso, vamos precisar entender como essas grandezas estão interligadas e como elas respondem quando a corrente muda.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre densidade de corrente. A densidade de corrente,
, é a quantidade de corrente elétrica que passa por uma área específica do fio. Ela é definida pela fórmula:
onde
é a intensidade da corrente e
é a área da seção transversal do fio. Se a intensidade da corrente dobra e a área do fio permanece a mesma, a densidade de corrente também dobra.
Passo 3
Agora, vamos para a densidade de elétrons de condução,
. Essa densidade representa o número de elétrons livres por unidade de volume no material do fio. A densidade de elétrons de condução depende do material e da estrutura do fio, não da intensidade da corrente. Portanto, quando a corrente dobra, a densidade de elétrons de condução permanece a mesma.
Passo 4
O próximo ponto é o tempo médio entre colisões sucessivas,
. Esse tempo é o intervalo médio que um elétron livre leva para colidir com o tecido do fio ou com outras partículas. Essa propriedade também é característica do material e não está diretamente relacionada à intensidade da corrente. Assim, dobrar a corrente não afeta o tempo médio entre colisões; ele continua o mesmo.
Passo 5
Por fim, temos a velocidade de deriva dos elétrons,
. A velocidade de deriva está relacionada à corrente por meio da fórmula:
onde
é a carga elementar do elétron. Se a corrente dobra e todas as outras variáveis (
,
,
) permanecem constantes, a velocidade de deriva dos elétrons também dobra.
Resposta
(a) A densidade de corrente dobra;
(b) A densidade de elétrons de condução permanece a mesma;
© O tempo médio entre colisões sucessivas permanece o mesmo;
(d) A densidade de elétrons de condução permanece a mesma;
(e) A velocidade de deriva dos elétrons dobra.
(b) A densidade de elétrons de condução permanece a mesma;
© O tempo médio entre colisões sucessivas permanece o mesmo;
(d) A densidade de elétrons de condução permanece a mesma;
(e) A velocidade de deriva dos elétrons dobra.
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