Exercícios resolvidos sobre corrente elétrica da 10ª classe
Parte 1
12. Em 1 minuto e 20 segundos a secção transversal de um condutor foi atravessada pela carga de 40 C. Determine:
a) A intensidade da corrente que percorreu esse condutor.
b) O número de eletrões que, naquele intervalo de tempo, passou pela secção do condutor.
Resolução
Dados do Problema
- Carga elétrica (Q): 40 C
- Intervalo de tempo (∆t): 1 minuto e 20 segundos
- Carga elementar do eletrão (e): 1.6 ∙ 10-19 C (este é um valor constante na física).
Passo Inicial: Conversão de Unidades
Antes porém, para fazermos cálculos em física no Sistema Internacional (SI), o tempo deve estar sempre em segundos. Portanto, como 1 minuto tem 60 segundos, vamos converter o tempo total:
Leia sobre: Sistemas de unidades
a) A intensidade da corrente que percorreu esse condutor
Em resumo, a intensidade da corrente elétrica (I) é basicamente a quantidade de carga elétrica que passa pelo fio dividida pelo tempo que ela leva para passar. Assim sendo, a fórmula matemática para isso é:
Resposta a): A intensidade da corrente elétrica que percorreu o condutor é de 0.5 A.
b) O número de eletrões que, naquele intervalo de tempo, passou pela secção do condutor
Em suma, a carga total (Q) de um corpo é o resultado da soma das cargas de todos os eletrões que passaram por ali. Desse modo, a fórmula que relaciona a carga total com o número de eletrões (n) e a carga de um único eletrão (e) é a equação da quantização da carga:
Resposta b): O número de eletrões que passou pela secção do condutor foi de 2.5∙1020 eletrões.
Leia sobre: Corrente eléctrica
13. Pela secção de um condutor de eletricidade, passam 12 C a cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, em unidades do sistema internacional, é igual a:
a) 0, 08 b) 0,20 c) 5,0 d) 7,2
Resolução
Dados do Problema
- Carga elétrica (Q): 12 C
- Intervalo de tempo (∆t): 1 minuto
Passo 1: Atenção às unidades (Sistema Internacional)
Em primeiro lugar, o enunciado pede a resposta em unidades do sistema internacional (SI). Contudo, no SI, a intensidade da corrente é medida em Amperes (A), e para o resultado sair em Amperes, a carga deve estar em Coulombs (C) – o que já está – e o tempo deve estar obrigatoriamente em segundos (s).
Então, a primeira coisa a fazer é converter o tempo:
Passo 2: Cálculo da corrente elétrica
Agora, usamos a mesma fórmula da questão anterior, que divide a carga pelo tempo:
Resposta correta: Alternativa b) 0,20
14. Pela secção reta de um fio, passam 5,0∙1018 eletrões a cada 2,0 s. Sabendo-se que a carga elétrica elementar vale1,6∙10-19 C, pode-se afirmar que a corrente elétrica que percorre o fio tem intensidade de:
a) 500 mA b) 800 mA c) 160 mA d) 400 mA
Resolução
Dados do Problema
- Número de eletrões (n): 5.0 ∙ 1018
- Intervalo de tempo (∆t): 2.0 s
- Carga elétrica elementar (e): 1.6 ∙ 10-19 C
Passo 1: Calcular a carga total (Q)
O enunciado nos deu a quantidade de eletrões, mas a fórmula da corrente elétrica pede a carga total. Então, o primeiro passo é descobrir qual é a carga total correspondente a esses eletrões usando a fórmula:
Leia sobre: Notação científica
Passo 2: Calcular a intensidade da corrente elétrica (I)
Portanto, agora que temos a carga e sabemos que o tempo já está em segundos, usamos a fórmula da corrente:
Passo 3: Ajustar para as alternativas (Conversão para mA)
O nosso resultado deu 0,4 A, mas note que todas as alternativas estão em mA (miliamperes).
Só para exemplificar, o prefixo “mili” indica a milésima parte. Portanto, 1 Ampere equivale a 1000 miliamperes. Desse modo, para converter de A para mA, basta multiplicar o valor por 1000:
I = 0,4 ∙ 1000
I = 400 mA
Resposta correta: Alternativa d) 400 mA
15. A corrente elétrica nos condutores metálicos é constituída por:
a) Eletrões livres no sentido convencional da corrente.
b) Cargas positivas no sentido convencional da corrente.
c) Eletrões livres no sentido oposto ao convencional da corrente.
d) Cargas positivas no sentido oposto ao convencional da corrente.
Resolução
Para resolvê-la, precisamos entender o que acontece dentro do fio metálico e como a física define a direção da corrente.
Vamos dividir a explicação em duas partes:
1. O que realmente se move nos metais?
Nos condutores metálicos (como os fios de cobre da nossa casa), os núcleos dos átomos, que são positivos, estão fixos na sua estrutura. O que tem liberdade para se mover e viajar pelo fio são os eletrões da última camada desses átomos. Eles são chamados de eletrões livres.
- Com isso, já descartamos as alternativas “b” e “d”, pois não são as cargas positivas que se movem.
2. O Sentido Real vs. O Sentido Convencional
Como os eletrões têm carga negativa, eles fogem do polo negativo e são atraídos pelo polo positivo. Esse é o movimento verdadeiro que acontece no fio, chamado de Sentido Real.
Porém, muito antes da descoberta do eletrão, os cientistas precisaram criar um padrão para estudar a eletricidade. Eles definiram, por convenção, que a corrente elétrica fluía do polo positivo para o polo negativo (como se fossem as cargas positivas se movendo). Esse padrão histórico é o que chamamos de Sentido Convencional.
Conclusão
Juntando essas duas informações: a corrente nos metais é feita pelo movimento dos eletrões livres. Como o sentido convencional aponta do positivo para o negativo, e os eletrões viajam do negativo para o positivo, o movimento deles ocorre no sentido oposto ao da convenção.
Resposta correta: Alternativa c) Eletrões livres no sentido oposto ao convencional da corrente.