PUC Minas 2014 (Medicina) — questão 60 de Física

Gabarito AEletrodinâmica — número de elétrons por segundo numa correnteVestibular · Medicina
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 60 de Física do PUC Minas 2014 (Medicina)

Enunciado em texto

INSTRUÇÃO: Leia o texto abaixo e responda às questões de 58 a 60.

Raios irados

Em Minas Gerais encontra-se instalado o Núcleo de Desenvolvimento Científico e Tecnológico em descargas atmosféricas destinado ao estudo quantitativo e qualitativo das descargas elétricas. Antes de sua instalação, todas as medições dos raios tinham como referência os dados coletados a partir de medições realizadas na Suíça. Essas medidas mostravam que a intensidade média da corrente elétrica nos raios na Europa era de 30 mil Amperes. Os resultados das medições realizadas em Minas Gerais mostraram que os raios que chegam ao solo mineiro têm uma intensidade média de corrente de 50.000 Amperes, além de ser uma das maiores incidências no planeta.

Adaptado de MINAS FAZ CIÊNCIA. JUN/AGO 2012, pág. 47.(FAPEMIG)

Caso se considere o percurso de um raio como um fio percorrido por uma gigantesca corrente elétrica, com intensidade I = 48.000 Amperes, assinale o número de elétrons que passa através da área de seção reta desse fio, a cada segundo.

(A) 3,0×10233{,}0 \times 10^{23} elétrons

(B) 4,8×10194{,}8 \times 10^{19} elétrons

(C) 1,6×10−151{,}6 \times 10^{-15} elétrons

(D) 3,2×10−193{,}2 \times 10^{-19} elétrons

Dado: carga do elétron q = 1,6×10−191{,}6 \times 10^{-19}C

(Enunciado: Vestibular PUC Minas 2014, Medicina — PUC Minas.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC Minas).

Resolução comentada

O que a questão pede: quantos elétrons atravessam a seção do “fio” a cada segundo, com corrente de 48 000 A.

Passo 1 — o que é corrente. Corrente é carga por tempo. Em 1 s, uma corrente de 48 000 A transporta 48 000 C:

Q=I Δt=4,8×104×1Q = I\,\Delta t = 4{,}8 \times 10^{4} \times 1

Q=4,8×104 CQ = 4{,}8 \times 10^{4}\ \text{C}

Passo 2 — quantos elétrons cabem nessa carga. Cada elétron leva 1,6 × 10⁻¹⁹ C:

n=Qe=4,8×1041,6×10−19n = \frac{Q}{e} = \frac{4{,}8 \times 10^{4}}{1{,}6 \times 10^{-19}}

n=3,0×1023 eleˊtronsn = 3{,}0 \times 10^{23}\ \text{elétrons}

Conferindo: número de partículas não pode ser menor que 1; as alternativas C e D, com expoentes negativos, já estão descartadas só por isso.

⚠️ A armadilha: multiplicar a corrente pela carga do elétron em vez de dividir: 4,8 × 10⁴ × 1,6 × 10⁻¹⁹ ≈ 7,7 × 10⁻¹⁵, um “número de elétrons” menor que 1, o que é impossível.

A ideia em uma frase: a quantidade de elétrons é a carga transportada dividida pela carga de um elétron: n = I·Δt/e.

Resposta: alternativa A (3,0 × 10²³ elétrons).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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