quinta-feira, 15 de fevereiro de 2024

Aula 03.5 - Carga elétrica

A carga elétrica é uma propriedade das partículas elementares que compõem o átomo. Lembrando que o átomo é formado por prótons, nêutrons e elétrons, sendo que:
  • Prótons: Localizam-se no núcleo do átomo e possuem carga elétrica positiva;
  • Elétrons: Ficam na eletrosfera, região ao redor do núcleo atômico, e têm carga elétrica negativa;
  • Nêutron: Também localizado no núcleo atômico, não possui carga elétrica.
Estrutura Atômica - O átomo é formado por prótons, nêutrons e elétrons. A unidade de grandeza da carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o Coulomb, representado pela letra C, em homenagem a Charles Augustin Coulomb.
Todos os corpos são formados por cargas elétricas, porém, não é fácil perceber suas propriedades, pois a maioria dos corpos, quando estão eletricamente neutros, possui mesma quantidade de prótons e elétrons. Um corpo pode ser eletrizado de duas formas:
  • Positivamente: se possui mais prótons que elétrons;
  • Negativamente: se possui mais elétrons do que prótons.
A carga elementar - A carga elétrica elementar é a menor quantidade de carga que pode ser encontrada na natureza. Seu valor é igual a 1,6 . 10 -19 C e é atribuído à carga do elétron (com sinal negativo) e à do próton (com sinal positivo).
A partir desse valor, podemos perceber que 1 C é uma unidade muito grande para a carga elétrica, por isso, é comum a utilização de seus submúltiplos. Os principais são 
  • mC (milicoulomb) = 10 -3C
  • μC (microcoulomb) = 10 -6C
  • nC (nanocoulomb) = 10 -9 C
  • pC (picocoulomb) = 10 -12 C
Eletrostática
A eletrostática é a parte da Física que estuda fenômenos associados às cargas elétricas em repouso. Ela é regida pelos seguintes princípios:
  1. O princípio da conservação da carga elétrica: a somatória da carga elétrica de um sistema eletricamente isolado é constante;
  2. Quantização da carga elétrica: de acordo com esse princípio, a carga elétrica é quantizada, ou seja, sempre um múltiplo do valor da carga elétrica elementar. A carga de um corpo é dada pela equação: Q = n . e . Sendo: Q - a carga elétrica total de um corpo; n - o número de elétrons perdidos ou recebidos; e - a carga elementar (1,6 x 10 -19 C).
  3. Princípio da atração e repulsão das cargas elétricas: cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se, e cargas de sinais contrários atraem-se.
Eletrização
Para que um corpo, inicialmente neutro, fique eletricamente carregado, ele precisa passar por um processo de eletrização, que pode ocorrer de três formas:

Eletrização por atrito: quando dois corpos neutros e feitos de diferentes materiais são atritados entre si, um deles ganha elétrons (adquire carga negativa) e o outro perde elétrons (adquire carga positiva). Nesse tipo de eletrização, os dois corpos ficam com carga de módulo igual, mas de sinais opostos.

Eletrização por contato: ocorre quando dois corpos condutores, estando um deles eletrizado, são colocados em contato e a carga elétrica é redistribuída entre os dois, estabelecendo equilíbrio eletrostático. Ao fim desse processo, os dois corpos ficam com a mesma carga.

Eletrização por indução: esse processo de eletrização ocorre em três etapas: Inicialmente se aproxima um corpo eletrizado de um corpo neutro, fazendo com que neste haja a separação de cargas; Em seguida, conecta-se um condutor ao corpo neutro, ligando-o a terra, fazendo com que uma parte do condutor seja neutralizada; Por fim, desconecta-se o corpo da terra e ele fica eletrizado com mesma carga, porém com sinal oposto às cargas do corpo usado para induzir a separação de cargas.

Campo Elétrico
O campo elétrico é uma carga pontual e no vácuo pode ser calculado por meio da seguinte equação:
Legenda: E – campo elétrico [N/C ou V/m]; Q – carga geradora do campo elétrico [C]; k0 – constante eletrostática do vácuo [8,99.109 N.m²/C²]; d – distância do ponto até a carga geradora.


© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2017

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