Abaixo temos uma representação esquemática de uma junção PN. Pelo processo de dopagem são inseridos na região da junção (região de depleção ou região de carga espacial) portadores do tipo N (elétrons) e portadores do tipo P (buracos). Essa distribuição de carga é, então responsável pelo surgimento de uma barreira de potencial eletrostático aos portadores que forem cruzar a junção. Através de um campo externo essa barreira pode ser reduzida permitindo o trânsito de portadores (polarização direta) e portanto o diodo permite a passagem de portadores em apenas uma direção. Considerando uma região de depleção na forma de um cubo, e que a densidade de carga em cada lado da junção é uniforme em módulo Q/L³ . Utilizando a Lei de Gauss dE/dx = Q/(ε L³) e a definição de tensão dV/dx = -E, a diferença total de tensão entre os extremos de cada lado da junção será:

O efeito fotoelétrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz ao observar que eletrodos expostos a luz ultravioleta emitiam descargas elétricas mais facilmente. O fenômeno foi tratado por Einstein em 1905 evocando hipóteses ad hoc como retomar a hipótese corpuscular sobre a natureza da luz que incide sobre o metal permitindo a troca de momento e a discretização da energia carregada pela luz. A energia dos elétrons retirados do metal pela interação com os fótons incidentes é dada pela equação representada na imagem abaixo, onde Φ é a função trabalho (energia para retirar o portador do material), e o produto hf é a energia carregada como quantia de radiação pela luz de frequência f, h é a constante de ação de Planck introduzida no tratamento do problema do corpo negro em 1900. O modelo de Einstein foi validado experimentalmente em 1914 por Robert Millikan que também usa a equação de Einstein para obter o valor da constante h. O experimento consiste em se obter a curva de E versus f representada acima. Por extrapolação da reta é possível determinar a função trabalho. Considere um material como o sódio após analisado tem função trabalho de 4,3 eV e frequência de corte de aproximadamente 10 x 10¹⁴ Hz. O valor da constante de Planck em eV.s é:

Descargas elétricas no ar seco ocorrem a tensões superiores a 30 kV (rigidez dielétrica). Para um arranjo de dois planos carregados com área de 1 cm² a uma distância de 1 cm e apenas ar entre os planos temos uma capacitância de cerca de C = 9 x 10-14 F. Por sua vez a energia armazenada em capacitores é dada pela expressão U = CV² /2. A energia disponível em uma descarga neste capacitor é de cerca de:

Considere o circuito elétrico abaixo com os resistores R1 a R4 ligados a uma fonte de tensão V. R1 = 40Ω, R3 = 80Ω. R2=R4 = R.

Para que com a chave na “posição A” a corrente que circula pelo circuito seja o dobro da corrente obtida com a chave na “posição B” qual das relações abaixo deve ser satisfeita para R.

Um experimento didático popular consiste em se construir “pilhas de limão” (ou de batata) para ligar diodos emissores de luz (LED). Emprega-se comumente eletrodos de zinco e cobre. Suponha que um circuito com 4 limões em série que tenha voltagem de circuito aberto de 2,0 V consegue acender um LED. Com esse circuito em funcionamento a tensão sobre o LED é medida em 1,5 V com um multímetro com corrente 0,01 A. A resistência interna total e a corrente de curto circuito deste gerador de 4 limões são, respectivamente

A velocidade de deriva de elétrons que participam da corrente elétrica no interior de um condutor é muito mais baixa que a própria velocidade do movimento térmico (velocidade de Fermi da ordem de 10³ m/s) e, evidentemente, muito mais baixa do que a velocidade da luz (da ordem de 10⁸ m/s). A corrente elétrica pode ser relacionada com densidade de elétrons livres do fio, que para o cobre é de 8,5×10²⁸ elétrons por metro cúbico, da área de seção do fio e da carga elementar do elétron, 1,6×10⁻¹⁹C em módulo. Assim, considere um fio de diâmetro de 2,0 mm percorrido por uma corrente de 1,6 A. Considere π = 3. O fluxo em volume/tempo é calculado pelo produto velocidade x área para corrente uniforme que atravessa a seção reta. A velocidade dos portadores de carga estará na escala de:

Em 1913, Niels Bohre Ernest Rutheford idealizaram um modelo atômico que era baseado em um conjunto de postulados. Um desses postulados era sobre a órbita eletrônica, isto é, as órbitas clássicas, não seriam mais possíveis, um elétron se moveria agora em uma órbita que respeitasse a quantização do(a):

A figura a seguir, ilustra uma versão simplificada do aparato que foi utilizado no estudo do efeito:

Em certo ponto do espaço, um elétron cuja massa é 9,11 x 10^-31 kg experimenta uma força cujo módulo é 3,2 x 10^-19 N.

Nesse ponto, o módulo do campo elétrico será, então, em unidades do (SI) de:

Um precipitador eletrostático, também chamado muitas vezes de filtro de ar eletrostático, é um equipamento para controlar a poluição em fábricas que emitem gases e partículas poluentes na atmosfera. Tal equipamento, captura os poluentes e libera os gases limpos na atmosfera. Uma mancha de poeira em um desses precipitadores tem 1,000 x10¹² prótons, e possui uma carga de - 5nC. Utilizando os princípios da eletrostática, pode-se dizer que o número de elétrons na mancha de poeira é de:

Dados: carga elétrica elementar 1,6 x 10¹⁹ C.

A associação de capacitores a seguir, tem por capacitância equivalente, em μF (1μF = 10^-6 F), a opção apresentada no item:

                            

As correntes, medidas em ampères, cruzando os resistores R1, R2 e R3 no circuito a seguir, são aproximadamente de:

No circuito a seguir, a corrente cruzando a bateria de 10V é de :

O circuito elétrico mostrado na Figura abaixo é constituído de três resistores (R₁ , R₂ e R₃ ) e uma fonte de tensão E.

Considerando-se que o valor do resistor R₂ é muito inferior ao valor do resistor R₁ , a resistência equivalente do circuito pode ser expressa, aproximadamente, por

O diagrama de linhas de campo elétrico gerado por esferas puntiformes carregadas eletricamente com cargas Q1 e Q2 é mostrado abaixo.

Com base nas informações fornecidas por este diagrama, conclui-se que as cargas Q1 e Q2 são

Uma máquina utiliza um pequeno aquecedor composto por um resistor de potência e tensão nominais 15,0 W e 9,00 V. Para alimentar o aquecedor, é utilizada uma fonte de corrente contínua ideal de 30,0 V em série com um resistor R, como mostra a Figura abaixo.

O valor aproximado da resistência elétrica de R, em Q, para que o aquecedor trabalhe com potência e tensão nominais, é

A corrente elétrica que atravessa o resistor de 4 Ω no circuito abaixo equivale a:

As figuras 1 e 2 demonstram circuitos elétricos contendo três lâmpadas de mesma potência e baterias de mesma tensão associadas de maneiras diferentes. Sobre os circuitos em questão, marque a alternativa correta.

A capacitância de um capacitor de placas paralelas depende:

Com relação às grandezas elétricas e magnéticas, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:

( ) A resistividade dos materiais permanece constante com o aumento da temperatura.

( ) A unidade de medida da corrente elétrica é o ampère (A).

( ) A tensão elétrica representa a diferença de potencial elétrico entre dois pontos.

( ) A unidade de medida da indutância é o tesla (T).

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.