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1) (Unicamp-2001) O tamanho dos componentes eletrônicos vem diminuindo de forma impressionante. Hoje podemos imaginar componentes formados por apen...

1) (Unicamp-2001) O tamanho dos componentes eletrônicos vem diminuindo de forma impressionante. Hoje podemos imaginar componentes formados por apenas alguns átomos. Seria esta a última fronteira? A imagem a seguir mostra dois pedaços microscópicos de ouro (manchas escuras) conectados por um fio formado somente por três átomos de ouro. Esta imagem, obtida recentemente em um microscópio eletrônico por pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, localizado em Campinas, demonstra que é possível atingir essa fronteira. a) Calcule a resistência R desse fio microscópico, considerando-o como um cilindro com três diâmetros atômicos de comprimento. Lembre-se que, na Física tradicional, a resistência de um cilindro é dada por A L R ρ= onde ρ é a resistividade, L é o comprimento do cilindro e A é a área da sua secção transversal. Considere a resistividade do ouro ρ = 1,6 x 10-8 Ωm, o raio de um átomo de ouro 2,0 x 10-10 m e aproxime π ≈ 3,2. b) Quando se aplica uma diferença de potencial de 0,1V nas extremidades desse fio microscópico, mede-se uma corrente de 8,0 x 10-6 A. Determine o valor experimental da resistência do fio. A discrepância entre esse valor e aquele determinado anteriormente deve-se ao fato de que as leis da Física do mundo macroscópico precisam ser modificadas para descrever corretamente objetos de dimensão atômica.

Essa pergunta também está no material:

exercicios_fisica_eletrodinamica_primeira_lei_de_ohm_gabarito
14 pág.

Exercícios de Eletricidade, lei de Ohm, Potência elétrica etc.

Eletricidade Universidade de MaríliaUniversidade de Marília

💡 1 Resposta

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a) Para calcular a resistência R do fio microscópico, precisamos encontrar o comprimento L e a área da seção transversal A do fio. Sabemos que o fio é formado por apenas três átomos de ouro, então o comprimento L será igual a três vezes o diâmetro atômico do ouro, ou seja, L = 3 x 2,0 x 10^-10 m = 6,0 x 10^-10 m. Já a área da seção transversal A será igual à área de um círculo com raio igual ao raio do átomo de ouro, ou seja, A = π x (2,0 x 10^-10 m)^2 = 1,26 x 10^-19 m^2. Substituindo esses valores na fórmula da resistência de um cilindro, temos: R = ρ x L / A = (1,6 x 10^-8 Ωm) x (6,0 x 10^-10 m) / (1,26 x 10^-19 m^2) ≈ 7,6 x 10^-8 Ω Portanto, a resistência do fio microscópico é de aproximadamente 7,6 x 10^-8 Ω. b) Sabemos que a corrente elétrica I que passa pelo fio é dada pela lei de Ohm: I = V / R, onde V é a diferença de potencial aplicada nas extremidades do fio. Substituindo os valores dados, temos: 8,0 x 10^-6 A = 0,1 V / R R = 0,1 V / (8,0 x 10^-6 A) ≈ 1,25 x 10^4 Ω Portanto, o valor experimental da resistência do fio é de aproximadamente 1,25 x 10^4 Ω.

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