sábado, 15 de agosto de 2009

Qual a velocidade da corrente elétrica?


Quando você aciona um interruptor que liga uma lâmpada, na verdade está apenas fazendo com que um circuito se feche. Neste instante, os elétrons livres, presentes na fiação da rede elétrica da sua casa, sofrerão a influência de um campo elétrico e começarão se movimentar. Esta é a corrente elétrica.
Mas você já se perguntou com que velocidade estas partículas infinitamente pequenas se movem, para que a lâmpada se ligue praticamente no momento em que é acionada?
O primeiro pensamento que vem à mente é de que os elétrons percorrem o segmento do condutor, entre o interruptor e a lâmpada, em uma ínfima fração de segundo, levando-nos a pensar que a velocidade de deslocamento destes elétrons é próxima à velocidade da luz.
Na verdade, este raciocínio induz a um grande erro.
Para chegarmos à resposta certa, devemos pensar que o fio condutor, que normalmente é de cobre, é formado por infinitos átomos, desde seu início até a sua extremidade mais distante.
Portanto, ao fecharmos o circuito, acionando o interruptor, estamos fazendo com que todos os elétrons livres se movimentem. Não necessariamente os elétrons que estão próximos a você são os que farão a lâmpada funcionar.
Surpreendentemente, a velocidade de cada elétron é realmente baixa, experimentalmente chega-se a resultados próximos a 1 cm/s, variando conforme o material do condutor e as características do local onde se encontra.
E se pensarmos que as redes no Brasil têm caráter alternado, com frequência de 60 Hz (ou seja, o sentido do movimento da corrente muda 120 vezes a cada segundo), provavelmente chegaremos à conclusão de que é possível que os elétrons livres que estão próximos a sua mão no momento em que você aciona um interruptor podem nunca chegar a atravessar todo o segmento de fio, a ponto de realmente chegarem à lâmpada a qual está ligado.

34 comentários:

  1. Galera deixem seus comentários!
    E me enviem os textos q vcs acharem interessantes para q eu possa postar no blog.
    abraços Laura

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  2. O sentido da corrente elétrica varia também em relação a natureza do condutor. Nos sólidos os portadores são os elétrons livres, nos líguidos os portadores de corrente são íons positivos e íons negativos, enquanto que nos gases são íons negativos, íons positivos e elétrons livres.

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  3. Quando se estabelece um campo elétrico E no condutor, como conseqüência de uma diferença de potencial V1 - V2 aplicada entre seus extremos, cada elétron fica sujeito a uma força elétrica F =(-e).E, de mesma direção que o campo, porém de sentido oposto.
    Para medir a corrente, pode-se utilizar um amperímetro.

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  4. Mas a velocidade da corrente elétrica é relativa e depende do material condutor, quanto mais nobre é o condutor maior é a velocidade dos elétrons. Por exemplo: O ouro tem melhor condutividade elétrica que o cobre que tem maior condutividade que o aluminio e por aí vai.

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  5. dentro do metal os elétrons pulam nas camadas de valência e são rapidamente substituídos por outros por causa de "excesso" e "vácuo" de elétrons em determinado instante. Não é o mesmo elétron que viaja até a lâmpada, mas sim um empurrando o outro até que o da ponta
    acenda a lâmpada

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  6. Os elétrons são extremamente lentos, sua velocidade é menor que 1mm/s, mas por estarem muito próximos, eles "se empurram" imediatamente, o que nos dá a "sensação" de que a corrente elétrica é rápida. Isso independe da corrente.

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  7. Isso depende de varios fatores como campo eletrico, tipo de material que ela pecorre pois nem sempre se deslocam em linha reta. Numa barra de metal elas seguem caminhos desordenados, pulando de um átomo para outro, mas geralmente impulsionadas em direção do campo elétrico. Ou seja , a velocidade do eletron é uma e o seu deslocamento é outro. Um eletron pode se mover a 100.000 metros por segundo e se deslocar a 1milimetro por segundo em um fio.

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  8. Apesar de essa velocidade ser geralmente extremamente baixa, como mostrado no exemplo particular acima, a velocidade de deslocamento da "informação" de que existe um diferencial de potencial entre as extremidade do circuito é extremamente rápida, quase instantânea. Desse modo, mesmo que o fio tenha quilômetros de distância, o deslocamento dos elétrons serão quase simultãneos ao longo do fio uma vez gerado tal ddp (desconsidere possíveis perdas)

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  9. quando fechamos um circuito e ligamos um interruptor assim que os contato se fecham os elétrons saem em alta velocidade, pois eles procuram o caminho mais rapido que neste caso seria a lâmpada.
    quando ligamos uma lâmpada e ela se ascende, dentro de uma lampada incandescente temos uma pessa que chamamos de filamento que nada mais é que uma resistência quando a aplicamos uma tensão em seus terminais ela começa se aquecer esse filamento acaba se transformando em luz que se dissipa em calor ou seja ligando a lampada.
    com relação a tomada.
    quando atensão e percorrida em um condutor com um circuito a berto logo para o circuito a berto em caso de uma tomada 110v com um disjuntor unipolar de 10 amperes e uma tomada neste caso o circuito só estará a berto caso você desligue o disjuntor desse circuito caso contrario se nen um dos condutores estiver interropindo continuara tendo tensão nos condutores do circuito, claro que se não estevir nen um aparelho ligado no circuito ele não ira conduzir nen uma corrente, mais voltamos afirma que continuará tendo tensão no circuito.

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  10. Laura Lima

    Situações onde as partículas eletricamente carregadas deixam de estar em equilíbrio eletrostático passamos à situação onde há deslocamento destas cargas para um determinada direção e em um sentido, este deslocamento é o que chamamos corrente elétrica.(caso do texto acima)

    Estas correntes elétricas são responsáveis pela eletricidade considerada utilizável por nós.

    Normalmente utiliza-se a corrente causada pela movimentação de elétrons em um condutor, mas também é possível haver corrente de íons positivos e negativos (em soluções eletrolíticas ou gases ionizados).

    A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial elétrico (d.d.p./ tensão). E ela é explicada pelo conceito de campo elétrico, ou seja, ao considerar uma carga A positiva e outra B, negativa, então há um campo orientado da carga A para B. Ao ligar-se um fio condutor entre as duas os elétrons livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao fato de terem cargas negativas, lembrando que sinais opostos são atraídos.

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  11. Oi, realmente acontece isso. O que faz acender a luz instantâneamente é uma ilusão, dentro do metal os elétrons pulam nas camadas de valência e são rapidamente substituídos por outros por causa de "excesso" e "vácuo" de elétrons em determinado instante. Não é o mesmo elétron que viaja até a lâmpada, mas sim um empurrando o outro até que o da ponta sim acenda a lâmpada.
    Imagine uma mangueira de água. Se ela estiver vazia a água demora para sair na outra ponta.
    Os cabos de energia são mangueiras, até certo ponto já "cheias". Então quando abrimos a torneira, a água já começa a sair do outro lado, dando a impressão de que saiu da torneira instantâneamente.
    Um abraço.
    - complementando: na tomada não existe energia, mas um potencial (potencial para realizar um trabalho, que não está sendo feito porque não tem nada ligado - então o watímetro da entrada da casa não registra nada: não há corrente.) O que existe na verdade é uma mola esticada ou comprimida em alguns instantes (os elétrons nas camadas de valência - querendo ir para frente ou querendo ir para trás) em cada fio da tomada, que, se for ligada num aparelho começará a despejar ou recolher elétrons conforme a resistência (consumo) do aparelho.

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  12. Quando um aparelho é ligado a uma pilha ou bateria, a
    corrente elétrica se mantém constantemente em um
    mesmo sentido. Isso quer dizer que a força que
    impulsiona os elétrons é sempre no mesmo sentido.Já na tomada, a corrente é alternada. Isso significa que
    ora a corrente tem um sentido, ora tem outro, oposto ao
    primeiro. Isso ocorre porque a força que impulsiona os
    elétrons livres inverte constantemente de sentido. Assim podemos considerar dois tipos de corrente eletrica: Contínua ( cuja intensidade e cujo sentido se mantêm) e Alternada ( cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente)

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  13. É certo que a lâmpada (e todos os aparelhos elétricos) funcionam devido à corrente elétrica. Como sabemos, a corrente é conseqüência do campo elétrico externo, o qual se estabelece ao longo do fio no momento em que ligamos o interruptor da luz ou o botão do aparelho. Acontece que a velocidade de propagação do campo elétrico dentro do material do fio é aproximadamente igual à velocidade da luz no vácuo, que é de 300 mil quilômetros por segundo (ou 1,08 bilhão de quilômetros por hora). Isso quer dizer que, ligado o botão, quase instantaneamente todas as cargas do fio passam a sentir a presença do campo; os elétrons de condução, conforme o que já foi discutido, começam a se deslocar — todos simultaneamente — segundo a direção do campo. Não é necessário portanto que os elétrons do começo do fio transmitam, por meio de choques, o seu movimento aos vizinhos, estes aos seguintes, etc., para que haja corrente no fio todo. No caso da corrente alternada, o movimento dos elétrons é de vaivém. Nas nossas instalações elétricas, aqui no Brasil, o sentido do movimento se alterna 60 vezes por segundo. Dizemos que a freqüência é de 60 hertz.

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  14. Essa velocidade é relativa e depende do material condutor, quanto mais nobre é o condutor maior é a velocidade dos elétrons. Essa velocidade também é função da carga requerida e da secção transversal do condutor.
    As partículas carregadas que se movimentam causando corrente elétrica nem sempre se deslocam em linha reta. Em metais, por exemplo, elas seguem caminhos desordenados, pulando de um átomo para outro, mas geralmente impulsionadas em direção do campo elétrico. A velocidade com a qual elas são puxadas pode ser calculado pela equação:

    I = nAvQ

    onde

    I = corrente
    n = número de partículas carregadas por unidade de volume
    A = área da secção transversal do condutor
    v = velocidade de impulso
    Q = carga de uma partícula (carga elementar).

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  15. O movimento de uma partícula carregada livre em um condutor é muito diferente da de uma partícula no espaço vazio. Depois de uma aceleração momentânea, ela sofre uma colisão inelástica com uma das partículas fixas no condutor, perde a velocidade que havia adquirido na direção da força motriz, começando tudo novamente. Assim, ela se move no sentido da força de arrastamento com uma velocidade média chamada de velocidade de arrastamento.

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  16. Há dois tipos de corrente elétrica : corrente contínua - gerada por pilhas e baterias e corrente alternada - gerada por usinas que transformam qualquer tipo de energia em elétrica, a qual chega até nossas casas.A corrente elétrica que circula através dos resistores, pode transformar em energia elétrica em energia térmica , sob efeito joule.

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  17. Quando um campo eletrico é estabelecido em um comdutor qualquer,as cargas livres ali presentes, entam em movimento sob a ação deste campo.Dizemos que este deslocamento de cargas constitui uma corrente eletrica.
    Nos metais, a corrente eletrica é constituida por eletrons livres em movimento.Nos liquidos, as cargas livres que se movimentam são íons + e íons -,enquanto,nos gases,são íons + íons - e tambem elétrons livres.

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  18. De acordo com a pesquisa k fiz cheguei à conclusão q a corrente elétrica consiste no movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. E q o condutor é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Quando o material não permite essa mobilidade dos elétrons, ele é dito isolante, por exemplo madeira.

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  19. Quando um metal é ligado a uma tomada ou a uma pilha, isto é, quando ele é ligado a uma fonte de energia elétrica,aparece um campo elétrico que atua sobre os elétrons e sobre os íons. Como os íons possuem grande massa e interagem entre si, eles praticamente não se move os elétrons livres, por sua vez, ao serem acelerados pelo campo elétrico acabam adquirindo um movimento que se adiciona ao movimento térmico. Esse movimento adicional se faz com uma velocidade que tem em média a mesma direção do campo elétrico criado pela fonte e sentido contrário ao dele. Essa velocidade é denominada Velocidade de Avanço (também denominada velocidade de imigração ou velocidade de deslocamento).

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  20. A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial chama-se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência. Esses três conceitos: corrente, tensão e resistênca, estão relacionados entre si, de tal maneira que, conhecendo dois deles, pode-se calcular o terceiro através da Lei de Ohm

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  21. Densidade de corrente é de importante consideração em projetos de sistemas elétricos. A maioria dos condutores elétricos possuem uma resistência positiva finita, fazendo-os então dissipar potência na forma de calor. A densidade de corrente deve permanecer suficientemente baixa para prevenir que o condutor funda ou queime, ou que a isolação do material caia. Em superconductores, corrente excessiva pode gerar um campo magnético forte o suficiente para causar perda espontânea da propriedade de supercondução.

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  22. No início da história da eletricidade definiu-se o sentido da corrente elétrica como sendo o sentido do fluxo de cargas positivas, ou seja, as cargas que se movimentam do pólo positivo para o pólo negativo. Naquele tempo nada se conhecia sobre a estrutura dos átomos. Não se imaginava que em condutores sólidos as cargas positivas estão fortemente ligadas aos núcleos dos átomos e, portanto, não pode haver fluxo macroscópico de cargas positivas em condutores sólidos

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  23. Essa velocidade e relativa,e depende do material condutor. Essa velocidade também é função da carga requerida e da secção transversal do condutor.
    As partículas carregadas que se movimentam causando corrente elétrica nem sempre se deslocam em linha reta. Em metais, por exemplo, elas seguem caminhos desordenados, pulando de um átomo para outro, mas geralmente impulsionadas em direção do campo elétrico.

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  24. E ahe blz, olha a pesquisa que fiz cheguei a essa resposta: Devemo pensar que o fio condutor que normalmente é de cobre,é formado por infinitos átomos,desde seu inicio até a sua extremidade mais distante.
    Portanto, ao fecharmos o circuito, acionando o interruptor, estamos fazendo com que todos os elétrons livres se movimentem. Não necessariamante os eletrons que estão proximos a voce são os que os farão a lampada funcionar.
    Surpreendentemente, a velocidade de cada elétron é realmente baixa, experimentalmente chega-se a resultados proximos a 1 cm/s variando conforme o material do condutor e as caracteristicas do local onde se encontra.
    E se pensarmos que as redes no Brasil tem caráter alternado, com frequencia de 60 Hz (ou seja, o sentido do movimento da corrente muda 120 vezes a cada segundo), provavelmente chegaremos à conclusão de que é possível que voce aciona um interruptor podem nunca chegar a atravessar todo o segmento de fio, de realmente chegarem à lampada a qual está ligado.

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  25. Nas nossas instalações elétricas, aqui no Brasil, o sentido do movimento se alterna 60 vezes por segundo. Dizemos que a freqüência é de 60 hertz.
    O que faz acender a luz instantâneamente é uma ilusão, dentro do metal os elétrons pulam nas camadas de valência e são rapidamente substituídos por outros por causa de "excesso" e "vácuo" de elétrons em determinado instante. Não é o mesmo elétron que viaja até a lâmpada, mas sim um empurrando o outro até que o da ponta sim acenda a lâmpada.

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  26. Oi gente, realmente acontece isso. O que faz acender a luz instantâneamente é uma ilusão, dentro do metal os elétrons pulam nas camadas de valência e são rapidamente substituídos por outros por causa de "excesso" e "vácuo" de elétrons em determinado instante. Não é o mesmo elétron que viaja até a lâmpada, mas sim um empurrando o outro até que o da ponta sim acenda a lâmpada.
    Imagine uma mangueira de água. Se ela estiver vazia a água demora para sair na outra ponta.
    Os cabos de energia são mangueiras, até certo ponto já "cheias". Então quando abrimos a torneira, a água já começa a sair do outro lado, dando a impressão de que saiu da torneira instantâneamente.
    Um abraço.
    - complementando: na tomada não existe energia, mas um potencial (potencial para realizar um trabalho, que não está sendo feito porque não tem nada ligado - então o watímetro da entrada da casa não registra nada: não há corrente.) O que existe na verdade é uma mola esticada ou comprimida em alguns instantes (os elétrons nas camadas de valência - querendo ir para frente ou querendo ir para trás) em cada fio da tomada, que, se for ligada num aparelho começará a despejar ou recolher elétrons conforme a resistência (consumo) do aparelho.

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  27. A velocidade e o sentido da corrente elétrica dependem do condutor. Nos sólidos, são os elétrons livres as cargas que formam a corrente real, nos líquidos são íons positivos e íons negativos, e nos gases são íons positivos, íons negativos e elétrons livres. Se os portadores forem negativos, o movimento será contrário ao campo elétrico. Se forem positivos será no mesmo sentido do campo elétrico. Porém, se o condutor apresentar dois tipos de cargas livres, a carga se movimentará nos dois sentidos. A velocidade das partículas se dá em relação ao tipo de material. Ela será maior nos materiais mais nobres.

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  28. Se um condutor é ligado aos pólos do gerador os elétrons do pólo negativo se movimentam ordenadamente para o pólo positivo, esse movimento ordenado dos elétrons é denominado corrente elétrica.

    Por convenção, o sentido da corrente elétrica é contrário ao do movimento dos elétrons no condutor.

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  29. muita gente acha q a velocudade da corrente eletrica é igual a velocudade da luz por relacionarem com a rapidez com uma lâmpada é acesa e esse texto deixa bem claro q apesar de ser muito veloz nem se compara com a velocidade da luz

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  30. quando um condutor é ligado aos pólos do gerador os elétrons do pólo negativo se movimentam ordenadamente para o pólo positivo, esse movimento ordenado dos elétrons é denominado corrente elétrica.
    E temos varios tipos de energia elétrica a que usamos no nosso diá dia que é realizada por efeito Jaule

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  31. Se a velocidade "de deriva" dos elétrons é tão baixa (de 3 a 4 metros por hora), como é que a lâmpada se acende no mesmo instante em que ligamos o interruptor?

    É certo que a lâmpada (e todos os aparelhos elétricos) funcionam devido à corrente elétrica. Como sabemos, a corrente é conseqüência do campo elétrico externo, o qual se estabelece ao longo do fio no momento em que ligamos o interruptor da luz ou o botão do aparelho. Acontece que a velocidade de propagação do campo elétrico dentro do material do fio é aproximadamente igual à velocidade da luz no vácuo, que é de 300 mil quilômetros por segundo (ou 1,08 bilhão de quilômetros por hora). Isso quer dizer que, ligado o botão, quase instantaneamente todas as cargas do fio passam a sentir a presença do campo; os elétrons de condução, conforme o que já foi discutido, começam a se deslocar — todos simultaneamente — segundo a direção do campo. Não é necessário portanto que os elétrons do começo do fio transmitam, por meio de choques, o seu movimento aos vizinhos, estes aos seguintes, etc., para que haja corrente no fio todo. No caso da corrente alternada, o movimento dos elétrons é de vaivém. Nas nossas instalações elétricas, aqui no Brasil, o sentido do movimento se alterna 60 vezes por segundo. Dizemos que a freqüência é de 60 hertz.

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  32. A corrente eléctrica, onde quer que se manifeste, é devida ao movimento de partículas electricamente não neutras, ou seja, electrões e iões.

    A corrente eléctrica que se verifica em nossas casas, para dar um exemplo simples, é devida à circulação de electrões. Isto deve-se ao facto de nos metais utilizados para o transporte de energia eléctrica como por exemplo o cobre, ou o alumínio, os electrões terem uma mobilidade bastante elevada, pelo que é relativamente fácil fazer fluir a corrente eléctrica através deles. Por isso é que os plásticos são bons isolantes, porque as ligações entre moléculas são mais fortes e mais difíceis de quebrar, por assim dizer.

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  33. corrente elétrica ou corrente eléctrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica. Sabe-se que, microscopicamente, as cargas livres estão em movimento aleatório devido a agitação térmica. Apesar desse movimento desordenado, ao estabelecermos um campo elétrico na região das cargas, verifica-se um movimento ordenado que se apresenta superposto ao primeiro. Esse movimento recebe o nome de movimento de deriva das cargas livres.

    Raios são exemplos de corrente elétrica, bem como o vento solar, porém a mais conhecida, provavelmente, é a do fluxo de elétrons através de um condutor elétrico, geralmente metálico.

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  34. Reconhecemos, como característico dos condutores metálicos, que os elétrons das camadas mais externas de seus átomos, chamados elétrons de valência, podem desprender-se desses átomos constituindo uma atmosfera de elétrons nos espaços interatômicos. Nesse pressuposto, o resíduo do átomo constitui um íon carregado positivamente. Estes elétrons, em notável número, são atraídos não só pelos íons positivos dos quais se desprenderam, como também, em todas as direções, pelos outros íons que o rodeiam e se comportam, na massa do corpo, como se estivessem livres. Pode-se considerar como aceitável que esse número de átomos por cm3 é da ordem de 1022, e se admitirmos que de cada átomos se desprende um ou mais elétrons, o número de elétrons livres, por cm3 , será da mesma ordem de grandeza. No típico fio de cobre teremos, então, N = 1022 elétrons/cm3, a rigor, N = 8,5.1022 elétrons/cm3.

    Quando se estabelece um campo elétrico E no condutor, como conseqüência de uma diferença de potencial V1 - V2 aplicada entre seus extremos, cada elétron fica sujeito a uma força elétrica F =(-e).E, de mesma direção que o campo, porém de sentido oposto. As velocidades desses elétrons são aleatórias. Sob a ação das forças elétricas a enorme maioria desses elétrons passam a descrever momentaneamente 'arcos de parábola' no sentido de alinhar tais elétrons na direção e sentido oposto ao campo. Rapidamente (devido à suas irrisórias massas) a nuvem eletrônica apresentará a maioria de seus componentes com velocidade média Vm na direção e sentido oposto ao campo E.
    É claro que os íons positivos tendem a se movimentar no sentido do campo porém, mesmo que admitíssemos que estivessem livres, suas massas são muito maiores que aquela do elétron e suas velocidades muito inferiores; predomina, pois, em excesso, o movimento dos elétrons.
    Disso resulta um movimento de conjunto dos elétrons em sentido oposto ao campo que constitui a corrente elétrica.

    É conveniente determinar essa velocidade média dos elétrons, vm, ao longo de um fio de um metal que contém N elétrons livres por centímetro cúbico. Seja A (em cm2) a área da seção reta desse fio e suponhamos que por ela passe uma corrente de intensidade I = Q/Dt ampères, ou seja, a cada segundo atravessam essa área um total de carga Q = n.e (n é o número total de elétrons no global de carga Q); I = n.e/Dt.

    No intervalo de tempo Dt, cada elétron com velocidade média vm percorre a distância h (em cm), tal que h = vm.Dt. Assim, durante o intervalo Dt, todos os elétrons que participam da corrente estão contidos num cilindro de área A e comprimento h, ocupando o volume v = A.h (cm3). Como, por hipótese, cada cm3 apresenta N elétrons livres, o total n de elétrons dentro do volume v será n = A.h.N e, como h = vm.Dt teremos: n = A.vm.Dt.N.

    Como I = n.e/Dt, substituindo n por seu valor, vem: I = A.vm.Dt.N.e/Dt ou I = N.e. vm.A ,e, finalmente:

    vm = I/(N.e.A)

    Tenhamos uma idéia disso para o caso de um fio metálico de 0,25 cm2 de seção reta no qual circula corrente constante de intensidade 1 A:

    vm = I/(N.e.A) = 1/(1022.1,6.10-19.0,25) = 0,0025 cm/s = 0,025 mm/s

    Especificamente, para o cobre, o melhor valor para N é 8,5.1022 elétrons/cm3, o que nos leva a vm = 0,03 mm/s. Como se vê, uma velocidade muito pequena para os padrões humanos ... mas, para o elétron e suas dimensões isso o torna um verdadeiro "The Flash"!

    Assim, como sabemos que o campo elétrico se estabelece ao longo do fio a uma velocidade de 300 000 km/s, se tivermos um fio de comprimento 300 000 km, e soubermos que num dado instante um certo número de elétrons estão atravessando uma seção A numa extremidade do fio, um segundo depois o mesmo número de elétrons estará atravessando a seção B na outra extremidade do fio e, nesse um segundo, cada elétron deslocou-se apenas de 0,03 mm.

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