Lista de exercícios – Corrente Elétrica - EaD

Lista de exercícios – Corrente Elétrica
Corrente Elétrica
Quando uma diferença de potencial (ddp) ou campo elétrico é aplicado em um
condutor as cargas começam a se mover. Este movimento ordenado das cargas é
denominado corrente elétrica. A definição da corrente elétrica é a quantidade de
carga que atravessa uma seção reta de um condutor em um intervalo de tempo.
=
A corrente I é medida em ampère (A), 1A = 1 C/s
Pense e Responda: Quando um interruptor é acionado para acender uma
lâmpada, ela começa a brilhar instantaneamente, mas e o elétron que estava bem
na ponta do fio do interruptor? Quanto tempo ele gasta para percorrer o fio até a
lâmpada e deixar energia nela para que a mesma brilhe?
A corrente elétrica pode ser descrita em termos da velocidade com que as cargas
livres se movem dentro do condutor, denominada velocidade de arraste (va).
Considere que em um intervalo de tempo dt as cargas se movem uma distância
vadt. Se existem n partículas carregadas por unidade de volume elas ocupam o
volume de um cilindro Avadt (área da base vezes a altura é o volume de um
cilindro). Se cada partícula possui uma carga q, em um intervalo de tempo dt,
teremos uma carga
= (
)
Atenção: como n é o numero de portadores de carga por unidade de volume e Avadt
é o volume, a equação acima nos fornece a carga total no intervalo dt.
Se passarmos dt dividindo teremos:
=
Usando a equação acima, podemos definir uma grandeza denominada densidade
de corrente (J), medida em A/m2: = (faça esta passagem e mostre que =
)
Exercícios:
1. Considere uma corrente de 2,5 A em um determinado fio de metal.
a) Que quantidade de carga (em Coulombs) atravessa um ponto deste fio em 5,0
min? 750 C
b) Quantos elétrons passam por um ponto no tempo considerado? 4,7 x 1021 e2. Um fio de cobre (número de portadores de carga por m3 n = 8,5 x 1028
eletrons/m3) com diâmetro igual a 2,6 mm transfere uma carga de 420 C em
80 minutos. Determine:
a) A corrente elétrica no fio. 8,75 x 10-2 A
b) A densidade de corrente. 1,65 x 104 A/m2
c) A velocidade de arraste. 1,21 x 10-6 m/s
3. Uma corrente elétrica passa em uma solução de cloreto de sódio. Em 1,0 s, 2,68
x 1016 íons Na+ chegam ao eletrodo negativo e 3,92 x 1016 íons Cl- chegam ao
eletrodo positivo. Qual é a corrente elétrica que passa entre os eletrodos?
1,06 x 10-2 A