As partículas que passam por uma superfície podem ser carregadas positivamente ou negativamente, no entanto, é possível haver um ou mais tipos de partículas com os dois tipos de sinal no fluxo, assim convencionamos a dizer que independente do sinal das partículas presentes, o fluxo da corrente é definido pelo fluxo da carga positiva. Nesse contexto, considere um resistor de 20 Ω que teve uma queda no potencial de 30 volts através dele. Nesse sentido, assinale a alternativa correta sobre a quantidade de elétrons que passam pelo resistor em 10 minutos:
7,5.10²¹,
1.10²³,
8.10²¹,
6.10²¹,
4.10²¹.
7,5.10²¹,
1.10²³,
8.10²¹,
6.10²¹,
4.10²¹.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um resistor de 20 Ω com uma queda de potencial de 30 volts ao longo dele. Precisamos descobrir quantos elétrons passam por esse resistor em 10 minutos. Vamos usar conceitos de corrente elétrica, carga dos elétrons e as relações básicas da eletricidade para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a corrente elétrica que está passando pelo resistor. Para isso, usamos a Lei de Ohm, que diz que $ V = R \times I $, onde $ V $ é a tensão, $ R $ a resistência e $ I $ a corrente. Queremos descobrir $ I $.
Passo 3
Rearranjando a fórmula para encontrar $ I $, temos:
Substituindo os valores:
Então, a corrente é de 1,5 ampères.
Passo 4
Agora, precisamos saber a quantidade de carga que passa pelo resistor em 10 minutos. Sabemos que a corrente é a quantidade de carga por unidade de tempo:
Precisamos converter 10 minutos para segundos porque a corrente está em ampères (coulombs por segundo):
Passo 5
Calculando a carga total:
Então, 900 coulombs de carga passam pelo resistor em 10 minutos.
Passo 6
Sabemos que cada elétron carrega uma carga de aproximadamente $ e = 1,6 \times 10^{-19}, C
n $), usamos:
Substituindo os valores:
Passo 7
Calculando o número de elétrons:
Arredondando, temos aproximadamente $ 5,6 \times 10^{21} $ elétrons.
Resposta
A quantidade de elétrons que passam pelo resistor em 10 minutos é aproximadamente $ 6 \times 10^{21} $.