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Enunciado

Física - Halliday - Vol 3- Ed: 4º - Capítulo 28.Exercícios e Problemas - Ex. 34

A Fig. 26-28 mostra um fio 1 , com 4,00R de diâmetro, e um fio 2, com 2,00R de diâmetro, ligados por um trecho de fio em que o diâmetro varia gradualmente. O fio é de cobre e está sendo percorrido por uma corrente distribuída uniformemente ao longo de qualquer seção reta do fio. A variação do potencial elétrico V ao longo do comprimento L = 2,00   m do fio 2 é 10,0 μ V . O número de portadores de carga por unidade de volume é 8,49 × 10 28   m - 3 . Qual é a velocidade de deriva dos elétrons de condução no fio 1 ?

Passo 1

E aí galerinha, vamos destruir essa questão comigo? Vamos láaaa!

A concentração de elétrons de condução no cobre é n = 8,49 × 10 28 / m 3 . O campo elétrico no fio 2 e ( 10,0 μ V ) / ( 2,00   m ) = 5,00 μ V / m . Como ρ = 1,69 × 10 - 8 Ω ⋅ m para o cobre (veja a Tabela 26-1), a Eq. 26-10 nos dá uma densidade de corrente J 2 = ( 5,00 μ V / m ) / ( 1,69 × 10 - 8 Ω . m ) = 296   A / m 2 . Como a corrente é a mesma nos fios 1 e 2, temos, de acordo com a Eq. 26-5,

J 1 A 1 = J 2 A 2 ⇒ J 1 4 π R 2 = J 2 π R 2

o   q u e   n o s   d á   J 1 = 74 A / m 2 .   A s s i m ,   d e   a c o r d o   c o m   a   E q .   26 - 20 ,

v d = J 1 n e = 5,44 × 10 - 9 m / s

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Resposta

5,44 × 10 - 9 m / s

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