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, (d) a densidade de elétrons de condução, e ( e ) a velocidade de deriva dos elétrons?

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, J = IA , 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, I = n cdot A cdot e cdot vd . 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.

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