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O fenômeno da condução elétrica em metais é frequentemente descrito pelo Modelo de Drud...
O fenômeno da condução elétrica em metais é frequentemente descrito pelo Modelo de Drude, que trata os elétrons de valência como um “gás” de partículas sujeitas a colisões com os íons da rede cristalina. Sendo assim, considere um fio de cobre de 2,0 mm de raio transportando uma corrente contínua de 1,0 A e assinale a alternativa que descreve corretamente a física dos portadores de carga e a dependência térmica da resistência.
A
A velocidade de deriva (𝑣𝑑) dos elétrons, responsável pelo transporte líquido de carga, é tipicamente da ordem de 106 m/s, sendo comparável à velocidade de agitação térmica (𝑣𝑞𝑚) e à velocidade de propagação do sinal eletromagnético.
B
De acordo com a Lei de Ohm Microscópica, a densidade de corrente (𝐽 ⃗) é inversamente proporcional ao campo elétrico (𝐸⃗), e a resistividade do material (𝜌) é governada pela densidade de portadores e pelo quadrado do tempo livre médio (𝜏) entre colisões.
C
O tempo livre médio (𝜏) entre colisões para um elétron no cobre a 20 °C é da ordem de 10−14 s, e o livre caminho médio (𝜆) associado é de aproximadamente 400 Å, o que corresponde a apenas um ou dois espaçamentos interatômicos na rede.
D
Em semicondutores puros, o aumento da temperatura provoca uma redução drástica na resistividade (𝛼 < 0), fenômeno explicado microscopicamente pela excitação térmica de portadores através do hiato de energia (gap) entre a banda de valência e a banda de condução.
E
A corrente elétrica é uma grandeza vetorial definida pelo fluxo do vetor densidade de corrente através de uma superfície; por convenção, seu sentido é idêntico ao movimento real dos elétrons de condução.