UEA 2019 (SIS, 3ª série) — questão 46 de Física

Gabarito EEletrodinâmica — corrente elétrica e número de elétrons (disjuntor)SIS · 3ª série · Prova de Acompanhamento III
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 46 de Física do UEA 2019 (SIS, 3ª série)

Enunciado em texto

Presente em instalações elétricas, o disjuntor é um dispositivo de segurança cuja função é interromper a passagem de corrente elétrica quando sua intensidade supera um dado valor. Ele atua limitando o fluxo de elétrons que pode percorrer determinado condutor. Sabendo que o módulo da carga elétrica elementar é 1,6×10−191{,}6 \times 10^{-19} C, um disjuntor de 40 A deve permitir que, em um segundo, o maior número de elétrons que atravessa determinada secção transversal de um condutor seja

(A) 8,0×10188{,}0 \times 10^{18}.

(B) 1,2×10191{,}2 \times 10^{19}.

(C) 1,5×10191{,}5 \times 10^{19}.

(D) 2,0×10202{,}0 \times 10^{20}.

(E) 2,5×10202{,}5 \times 10^{20}.

(Enunciado: SIS UEA 2019, Prova de Acompanhamento III — UEA/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: quantos elétrons, no máximo, passam por uma seção do fio em 1 s, com corrente de 40 A.

Passo 1 — a carga em 1 s. Corrente é carga por tempo. Com 40 A durante 1 s:

Q=i Δt=40×1=40 CQ = i\,\Delta t = 40 \times 1 = 40\ \text{C}

Passo 2 — quantos elétrons formam essa carga. Cada elétron tem carga de módulo e; a carga total é o número de elétrons vezes e:

n=Qe=401,6×10−19n = \frac{Q}{e} = \frac{40}{1{,}6 \times 10^{-19}}

n=25×1019=2,5×1020n = 25 \times 10^{19} = 2{,}5 \times 10^{20}

Conferindo: 2,5×1020×1,6×10−19=4,0×101=402{,}5 \times 10^{20} \times 1{,}6 \times 10^{-19} = 4{,}0 \times 10^{1} = 40 C. Confere.

⚠️ A armadilha: errar a potência de 10 na divisão: 40/1,6=2540/1{,}6 = 25, e 25×101925 \times 10^{19} precisa ser reescrito como 2,5×10202{,}5 \times 10^{20}. Quem deixa “25” virar “2,5” sem acertar o expoente acha 2,5×10192{,}5 \times 10^{19}, que não está nas opções, e acaba chutando.

A ideia em uma frase: Q = i·Δt e n = Q/e: 40 C divididos pela carga de um elétron.

Resposta: alternativa E (2,5×10202{,}5 \times 10^{20} 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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