Dúvida sobre ser maior a velocidade de deriva de um elétron em um local do que em outro

27 de junho, 2018 às 13:53 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade, Eletromagnetismo

Professor Fernando Lang da Silveira, essa afirmação – encontrada na postagem O entendimento completo do circuito elétrico – não me parece intuitiva: “por exemplo, a velocidade de deriva dos elétrons livres no filamento de uma lâmpada é maior do que nos condutores de conexão da lâmpada, entretanto a intensidade da corrente elétrica é a mesma tanto no filamento quanto nas conexões.” Uma vez que o filamento da lâmpada tem uma resistência maior que os condutores que a conectam a fonte, pq a velocidade de deriva do elétron seria maior no filamento?

A velocidade de deriva dos portadores de carga, caso a mobilidade dos elétrons seja a mesma, é tanto maior quanto maior é a intensidade do campo elétrico aplicado no condutor. A mobilidade é a razão entre a velocidade de deriva de um portador pela intensidade do campo elétrico responsável pelo movimento de deriva. Vide mais sobre o conceito de mobilidade em Mobilidade dos elétrons e de outros portadores de carga em condutores e algumas medidas da mobilidade através do efeito Hall encontram-se aqui.

A mobilidade no filamento da lâmpada é, a grosso modo, semelhante a dos condutores de conexão (são todos metais!) mas o campo elétrico no filamento é algumas ordens de grandeza maior pois em uma mesma extensão do filamento e da conexão, há uma diferença de potencial elétrico muito maior no filamento, acarretando assim uma velocidade de deriva maior no filamento do que nas conexões.

Mesmo que a mobilidade seja menor no  resistor com condutividade pequena comparada com a condutividade dos metais nos fios de conexão, como a intensidade do campo elétrico no resistor é muito maior que nos fios de conexão (que idealmente possuem resistência elétrica desprezível), a velocidade de deriva dos portadores será então maior nos resistores. Ou seja, a afirmação que causou estranheza é válida para outros elementos do circuito além do filamento da lâmpada.

A analogia hidráulica para o circuito elétrico ajuda a entender: O filamento da lâmpada (ou o resistor) é análogo a um estreitamento no duto hidráulico e como a vazão – que é análoga à intensidade da corrente elétrica –  se conserva ao longo do duto, a velocidade do fluido aumenta no estreitamento.

“Docendo discimus.” (Sêneca)