Cargas elétricas

Cargas Elétricas

Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.

Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita.

Os prótons e nêutrons têm massa praticamente igual, mas os elétrons têm massa milhares de vezes menor.

Podemos representar um átomo, embora fora de escala, por:

Se pudéssemos separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e lançá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons a uma direção oposta a do desvio dos prótons e os nêutrons não seriam afetados.

Esta propriedade de cada uma das partículas é chamada carga elétrica. Os prótons são partículas com cargas positivas, os elétrons tem carga negativa e os nêutrons tem carga neutra.

Um prótons e um elétrons têm valores absolutos iguais embora tenham sinais opostos. O valor da carga de um próton ou um elétrons é chamado carga elétrica elementar e simbolizado por e.

A unidade de medida adotada internacionalmente para a medida de cargas elétricas é o coulomb (C).

A carga elétrica elementar é a menor quantidade de carga encontrada na natureza, comparando-se este valor com coulomb, têm-se a relação:

A unidade coulomb é definida partindo-se do conhecimento de densidades de corrente elétrica, medida em ampère (A), já que suas unidades são interdependentes.

Um coulomb é definido como a quantidade de carga elétrica que atravessa em um segundo, a secção transversal de um condutor percorrido por uma corrente igual a 1 ampère.

m = mili =10-3

 = micro =10-6

n = nano = 10-9

p = pico = 10-12

1. Um corpo condutor inicialmente neutro perde . Considerando a carga elementar , qual será a carga elétrica no corpo após esta perda de elétrons?

Inicialmente pensaremos no sinal da carga. Se o corpo perdeu elétrons, ele perdeu carga negativa, ficando, portanto, com mais carga positiva, logo, carregado positivamente.

Quanto à resolução numérica do problema, devemos lembrar, da equação da quantização de carga elétrica:

Sendo n o número de elétrons que modifica a carga do corpo:

Logo, a carga no condutor será .

eletrização

Num átomo neutro, o número de prótons e elétrons é o mesmo. Por isso, o átomo como um todo é eletricamente neutro. Se um corpo perde elétrons, ele fica com mais cargas positivas do que negativas. Diz-se que ele está eletrizado positivamente. Em contrapartida, se um corpo ganha elétrons, ele fica com mais cargas negativas do que positivas. Diz-se que ele está eletrizado negativamente.

Princípios das cargas elétricas

- Princípio da atração e repulsão: partículas com cargas de naturezas diferentes se atraem e partículas com cargas de mesma natureza se repelem.

- Princípio da quantização de carga elétrica: a carga elétrica de um corpo eletrizado é sempre um múltiplo inteiro da carga fundamental.

Q=±n⋅e

- Princípio da conservação de carga elétrica: a carga elétrica total de um sistema isolado (ou seja, sem influências externas) é constante:

Qinicial=Qfinal

CONDUTORES E ISOLANTES

Um material é dito bom condutor elétrico quando possui grande quantidade de portadores de carga elétrica com facilidade de movimentação. Metais são bons condutores, assim como soluções iônicas. Um material que não apresenta essa propriedade é chamado de bom isolante elétrico ou dielétrico. Como exemplo, temos o ar, vidro, borracha, plásticos.

Condutores possuem duas propriedades importantes. A primeira é que cargas livres em um condutor em equilíbrio, graças a suas repulsões, se distribuem sempre na sua periferia. A segunda é que, ao colocarmos condutores em contato com objetos carregados, estes também adquirirão cargas, pois as cargas livres tendem a se distribuir no condutor buscando maior afastamento umas das outras. No caso de dois ou mais condutores idênticos, a carga elétrica livre se distribui igualmente entre os corpos.

Processos de eletrização

Eletrização por atrito

Como o próprio nome diz, atritando-se, ou melhor, colocando-se dois corpos constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros em contato muito próximo, um deles cede elétrons, enquanto o outro recebe. Ao final, os dois corpos estarão eletrizados e com cargas elétricas opostas.

Eletrização por contato

Dizemos que a eletrização por contato é um processo no qual um corpo eletrizado é colocado em contato com um corpo neutro. De preferência, devem ser usados dois corpos condutores de eletricidade.

Eletrização por indução

Dizemos que a indução eletrostática é o fenômeno de separação das cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Portanto, esse tipo de eletrização pode ocorrer apenas pela aproximação entre um corpo eletrizado e um corpo neutro, sem que entre eles aconteça qualquer tipo de contato.

Como citado anteriormente, algumas vezes, ao abrirmos a porta do carro levamos um pequeno choque. Esse choque é proveniente do processo de eletrização por atrito, pois, ao se movimentarem, os automóveis e outros veículos se eletrizam por atrito com o ar. Isso é mais notado em locais de clima seco. É muito comum um passageiro levar um choque quando o ônibus chega à parada: basta ele se encostar a qualquer uma das partes metálicas do veículo. Nesse caso, o passageiro faz o papel de fio terra.

Muitas vezes, também é possível levar um choque quando se desce de um automóvel. Geralmente, o veículo está eletrizado por atrito com o ar e, ao descer do carro, a pessoa estabelece um contato entre a carcaça metálica eletrizada do carro e a terra. Eis uma das causas de choque