A CARGA ELÉTRICA

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FÍSICA III

Professor Demontiê

CARGA ELÉTRICA

        

As primeiras observações sobre fenômenos elétricos foram feitas ao se perceber que certos materiais – como o âmbar, o enxofre, o vidro – quando atritados com pele de animal, ou com um pedaço de seda, adquiriram a propriedade de atrair coisas muito pequenas – como fios de cabelo, penas de aves, pedaços de papel.

Se atritarmos um balão, por exemplo, com um pedaço de lã e em seguida os colocarmos próximos um do outro, verificaremos que os fios de lã são atraídos pelo balão. Se colocarmos dois balões, que tenham sido atritados com um pedaço de lã, próximos um do outro, observaremos que existe uma repulsão entre eles.

Esses corpos, ou as substâncias, que possuíam a capacidade de atrair ou repelir outros foram chamados de “eletrizados”

A origem dessas forças de atração e repulsão está ligada diretamente a uma propriedade das partículas que constituem a matéria, chamada carga elétrica.

CONCEITO DE CARGA ELÉTRICA

 A carga elétrica é uma propriedade intrínseca da matéria, responsável pelos fenômenos elétricos.

A unidade de carga elétrica no S.I é o Coulomb, abreviada por C.A a carga elétrica é uma grandeza escalar.

Para explicar a existência de força de atração e repulsão entre corpos carregados é necessário que existam dois tipos de carga elétrica. Estes tipos de carga elétrica foram denominados de cargas positivas (+) e cargas negativas (-). A direção das forças entre dois corpos carregados é determinada pelo principio da atração e repulsão elétrica.

PRINCIPIO DA ATRAÇÃO E REPULSÃO ELÉTRICA

Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem.

                           +                     +[pic 2][pic 3]

             

                           -                     -         [pic 4][pic 5]

                          +                     -[pic 6][pic 7]

Quantização da carga

        A carga total de um corpo é a soma de todas as suas cargas elétricas. Normalmente, essa carga é zero, pois a quantidade de carga positiva contrabalança a quantidade de carga negativa, sendo o corpo, então, considerado eletricamente neutro ou descarregado.

        Para entender de onde vem à carga elétrica de um corpo, é preciso saber como este é constituído. Todos os materiais são constituídos de átomo que, por sua vez, são formados por prótons, nêutrons e elétrons. Convencionou-se que a carga do elétron é negativa e a do próton é positiva. Os nêutrons não possuem carga. Os prótons possuem carga positiva com o valor exatamente igual à carga de um elétron.

        Para que um corpo fique eletrizado, com carga total negativa ou positiva é preciso que ele receba ou perca carga. Os elétrons, por terem maior mobilidade, são mais facilmente transferidos de um corpo para outro.

PRINCIPIO DA QUANTIZAÇÃO DA CARGA

        A carga total de um objeto é sempre um múltiplo inteiro do módulo da carga de um elétron. O valor da carga de um elétron (1,6 x 10 – 19 C) é conhecido como carga elementar.  

        Um Coulomb (1 C) corresponde a uma quantidade de 6,25 x 1018 cargas elementares (elétron).

“Atenção: o termo quantium significa a menor quantidade que pode existir de uma grandeza”.

        Os experimentos realizados por Robert Millikam    (Físico americano Nobel de Física de 1923) mostraram que a carga elétrica de um corpo é sempre um múltiplo inteiro da carga fundamental (1,6 x 10 – 19 C). Este princípio é conhecido como Principio da Quantização da Carga.

        Em nenhum experimento realizado até agora, foi possível isolar cargas com valores menores do que o da carga do elétron.

Exercícios resolvidos

Objetivo:

• Calcular o número de elétrons correspondente a uma carga elétrica.
• Aplicar o princípio da quantização da carga.

Enunciado:

O cientista Robert Millikam observou que minúsculas gotas de óleo adquiriam carga positiva ao serem irradiadas com raios X. Supondo que uma gota adquiriu carga de 8 x 10 – 19 C, qual a quantidade de elétrons que deixaram esta gota?

Raciocínio:

A carga total deve ser um múltiplo inteiro da carga elementar, (Q = ne).Sabendo a carga total, podemos calcular o número de elétrons.

 Q = 8 x 10 – 19 C = ne

Q = ne →n = [pic 8]= [pic 9]= 5

Resposta: Esta carga corresponde a 5 elétrons “ arrancadas” da gota de óleo.

Com base no problema anterior, qual seria a carga desta gota se ela perdesse 25 elétrons?

CONSERVAÇÃO DA CARGA E ELETRIZAÇÃO DOS CORPOS

        Pelo principio da conservação da carga elétrica, a carga elétrica total de um sistema isolado não varia. Podemos transferir carga de um corpo para outro, mas a carga total permanecerá inalterada.

        A carga elétrica total de um sistema isolado é sempre constante.

ELETRIZAÇÃO POR ATRITO

        Quando dois corpos, de materiais diferentes, entram em contato, é possível que haja uma transferência de carga entre eles. Isso acontecendo, ao serem separados,um deles ficará com carga positiva e outro com carga negativa. A transferência de carga aumenta se as superfícies forem friccionadas uma na outra.

        É comum demonstrar a eletrização de um bastão de vidro que é friccionado com um pano de seda. Este bastão adquiriu carga positiva e é capaz de atrair pequenos pedaços de papel ou bolinas de isopor.