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Os dois segmentos do fio mostrados na figura têm diâmetros iguais, mas apresentam condutividades σ1 e σ2 diferentes. A corrente I passa através do fio. Se as condutividades estão na razão { %sigma_{ 2 }} over { %sigma_ } = 2, qual é a razão { E_{ 2 }} over { E_ } entre as intensidades de campo elétrico nos dois segmentos do fio? Escolha uma opção:

a. E2 = 5 E1
b. E2 = 1 E1 6
c. E2 = 1 E1 12
d. E2 = 2 E1
e. E2 = 1 E1 2
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Desafios Para o Conhecimento

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos entender a relação entre a condutividade (\( \sigma \)), a intensidade do campo elétrico (\( E \)) e a corrente (\( I \)) em um condutor. A relação entre a corrente, a condutividade e o campo elétrico é dada pela Lei de Ohm em forma geral: \[ I = \sigma \cdot E \cdot A \] onde \( A \) é a área da seção transversal do fio. Como os diâmetros dos fios são iguais, as áreas também são iguais. Dado que a razão das condutividades é: \[ \frac{\sigma_2}{\sigma_1} = 2 \] Podemos expressar a corrente em cada segmento como: \[ I_1 = \sigma_1 \cdot E_1 \cdot A \] \[ I_2 = \sigma_2 \cdot E_2 \cdot A \] Como a corrente \( I \) é a mesma nos dois segmentos, temos: \[ \sigma_1 \cdot E_1 = \sigma_2 \cdot E_2 \] Substituindo \( \sigma_2 \) por \( 2\sigma_1 \): \[ \sigma_1 \cdot E_1 = 2\sigma_1 \cdot E_2 \] Cancelando \( \sigma_1 \) (desde que \( \sigma_1 \neq 0 \)): \[ E_1 = 2E_2 \] Rearranjando, obtemos: \[ \frac{E_2}{E_1} = \frac{1}{2} \] Portanto, a relação entre as intensidades de campo elétrico nos dois segmentos do fio é: \[ E_2 = \frac{1}{2} E_1 \] Assim, a alternativa correta é: e) \( E_2 = \frac{1}{2} E_1 \).

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