Para iniciarmos os estudos sobre carga elétrica, devemos primeiro saber o que é um átomo. O termo átomo tem origem no grego ἄτομος (atomos, "indivisível"), formado a partir de ἀ- (a-, "não") e τέμνω (temnō, "cortar"), o que significa qualquer coisa que não pode ser cortada ou é indivisível.
O átomo foi definido como uma unidade indivisível até o final do século XIX, quando foi proposto o primeiro modelo atômico que provava a existência de partículas subatômicas.
Com o passar dos anos, novos estudos experimentais foram realizados e novos modelos atômicos surgiram.
Baseado no modelo atômico Rutherford-Bohr, o átomo é formado por uma região central positiva denominada núcleo, cercado por elétrons em órbitas circulares.
Um átomo em si é composta por três tipos de minúsculas partículas chamadas partículas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons. A carga elétrica é uma propriedade que está associada a essas partículas elementares que formam o átomo. De acordo com o modelo planetário, os prótons e nêutrons localizam-se no núcleo, já os elétrons estão em uma região denominada eletrosfera.
Através de experiências foi possível mostrar que prótons e elétrons têm comportamentos elétricos opostos. Por isso, convencionou-se que há duas espécies de cargas elétricas: a positiva, que são de características dos prótons; e a negativa, que são de características dos elétrons. Os nêutrons não possuem carga elétrica.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de carga elétrica é o Coulomb (C). O próton e o elétron, em módulo, possuem a mesma quantidade de carga elétrica. O valor da carga do próton e do elétron é denominado quantidade de carga elementar (e) e possui o mesmo valor, sendo, como já dito, prótons positivo e elétrons negativo.
Prótons
e = 1,6 .10-19 C <= Positivo
Elétrons
e = -1,6.10-19 C <= Negativo
Como 1 C é uma quantidade de carga elétrica muito grande, é comum a utilização dos seus submúltiplos:
1 mC (milicoulomb)= 10-3 C
1 μC (microcoulomb)= 10-6 C
1 nC (nanocoulomb)= 10-9 C
Geralmente quando um corpo qualquer apresenta o número de prótons igual ao de elétrons dizemos que esse corpo está eletricamente neutro, ou seja, o corpo possui carga total igual a zero. Portanto, quando o corpo apresenta número de prótons diferente do número de elétrons, dizemos que o corpo se encontra eletrizado, ou seja, o corpo apresenta carga elétrica diferente de zero.
Corpo Neutro
Número de Prótons = Ao número de nêutrons
Corpo Positivo
Número de Prótons > Que o número de nêutrons
Carga Negativa
Número de Prótons < Que o número de nêutrons
Em todos os experimentos realizados até o momento, verifica-se que, em sistemas isolados, a quantidade de carga elétrica permanece constante. Essa lei é chamada de conservação da quantidade de carga elétrica. Portanto, podemos dizer que a carga elétrica não é criada e não se perde, ela apenas se transfere de um corpo para outro.
A quantidade de carga elétrica de um corpo é dado por:
Q = n . e
Q - A quantidade de carga elétrica total, será sempre um múltiplo inteiro;
n - Variação de elétrons e de prótons;
e - Carga elementar (1,6.10-19 C).
Exercícios de Aplicação
Q = n . e
Q - Carga Elétrica
n - Número de variações
e - Carga elementar (1,6.10-19 C)
1) (UFGO) Um corpo eletrizado possui carga elétrica de 3,2µC. Sabendo-se que a carga elétrica fundamental é e= 1,6 x 10-19C e que 1µC = 10-6C, podemos afirmar que no corpo:
Resposta
Note que no enunciado a carga elétrica é positiva, pois se fosse negativa teria um sinal de menos na frente.
Q = n . e
Q = 3,2.10-6C
n = ?
e = 1,6.10-19C
3,2.10-6 = n . 1,6 . 10-19 <= o valor da carga está multiplicando
3,2.10-6 = n
1,6.10-19 <= passou dividindo
n = 2.10-6
10-19 <= valor está dividindo
n = 2.10-6 . 1019 <= subiu multiplicando e invertendo o sinal do expoente
n = 2.1013 <= produto iguais conserva a base e soma os expoentes
Resposta certa b, há um excesso de 2x1013 prótons.
Q = n . e
Q - Carga Elétrica
n - Número de variações
e - Carga elementar (1,6.10-19 C)
1) (UFGO) Um corpo eletrizado possui carga elétrica de 3,2µC. Sabendo-se que a carga elétrica fundamental é e= 1,6 x 10-19C e que 1µC = 10-6C, podemos afirmar que no corpo:
- Há um excesso de 2x1013 elétrons
- Há um excesso de 2x1013 prótons
- Existem somente 2x1013 elétrons
- Existem somente 2x1013 prótons
- Existem prótons e elétrons em quantidades iguais
Resposta
Note que no enunciado a carga elétrica é positiva, pois se fosse negativa teria um sinal de menos na frente.
Q = n . e
Q = 3,2.10-6C
n = ?
e = 1,6.10-19C
3,2.10-6 = n . 1,6 . 10-19 <= o valor da carga está multiplicando
3,2.10-6 = n
1,6.10-19 <= passou dividindo
n = 2.10-6
10-19 <= valor está dividindo
n = 2.10-6 . 1019 <= subiu multiplicando e invertendo o sinal do expoente
n = 2.1013 <= produto iguais conserva a base e soma os expoentes
Resposta certa b, há um excesso de 2x1013 prótons.
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