CARGA ELÉTRICA
A matéria é composta de átomos (a = sem, tomos = divisão). Esse nome foi dado porque achavam que o átomo era indivisível. Com a evolução da Ciência (principalmente no século XIX, na época das Revoluções Industriais, com o advento do eletromagnetismo), foram surgindo vários modelos atômicos, caindo por terra a ideia da indivisibilidade do átomo. Os átomos não só são divisíveis, como possuem cargas negativas (elétrons) e positivas (prótons). Com os avanços nos modelos, Rutherford, e seu aluno, Bohr, perceberam que o átomo deveria ter um núcleo positivo e, ao seu redor, girando em órbitas bem definidas, chamadas de eletrosferas, estariam os elétrons. Para que os prótons não repelissem entre si e causassem o colapso do núcleo, deveria ter algo entre eles: partículas sem cargas, os nêutrons. A partir desse modelo, Einstein, Planck e outros mudaram a física completamente, dando início à Física Moderna. Os modelos atômicos não pararam de evoluir. Centenas de partículas e subpartículas já foram descobertas (pi, mésons-pi, quarks, glúons, neutrinos etc). Hoje temos uma ideia bem diferente de Bohr de como é o átomo.
A relação carga/massa do elétron foi descoberta por um físico experimental importantíssimo na história da ciência, Robert Milikan. Ele que fez o experimento (demorou quase uma década para realizá-lo) do Efeito Fotoelétrico, proposto pelo teórico Albert Einstein. Apesar de A.E. ter feito inúmeras contribuições à física (em apenas um ano, 1905, Einstein publicou cinco artigos que mudaram a física, ano conhecido na ciência como ano milagroso), foi o Efeito Fotoelétrico que lhe deu o Nobel, em 1924.
Por enquanto, nos interessa apenas a carga do elétron. Como todo átomo é neutro e tem a mesma quantidade de prótons e elétrons, suas cargas possuem o mesmo módulo, chamada de carga elementar (e).
A unidade do S.I. de carga elétrica é C (Coulomb).
CARGA ELÉTRICA TOTAL
A carga elétrica total (Q) de um corpo nada mais é que a soma de todas as suas cargas. Como as únicas partículas carregadas que estudaremos serão os prótons e os elétrons, podemos dizer que:
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
Para alterar a quantidade total de cargas de um corpo, este deve ser eletrizado. Existem algumas formas de eletrizar um corpo, mas em todas, o corpo ganha ou perde elétrons. Não há alteração no número de prótons, logo o número atômico permanece inalterado. Imaginando o átomo como o núcleo e as eletrosferas ao redor (modelo planetário), os elétrons que estão nas camadas mais externas saem com maior facilidade, devido a menor proximidade com o núcleo positivo (quanto maior a distância entre as cargas, menor será a força de atração/repulsão entre elas).
ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
Vamos imaginar dois corpos neutros (np = ne). Ao atritarmos um ao outro, um deles irá perder e o outro irá receber elétrons. O corpo que perder elétrons cará positivo e o que receber cará negativo. Ou seja, após a eletrização por atrito, os corpos passam a se atrair. Importante notarmos que a soma das cargas após o processo de eletrização é sempre igual à situação inicial (princípio da conservação de cargas). Existem corpos que têm mais tendência a receber elétrons e outros a doá-los.
ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
Vamos imaginar as partículas sob processos de eletrização sempre como esferinhas. Quanto maior o raio da partícula (de mesmo material), maior será a sua capacidade de armazenar cargas (capacitância). Ao colocarmos n esferas em contato, as cargas serão dividas entre si, sendo o fator de ponderação seus raios. Ou seja, após o processo de eletrização por contato, os corpos passam a se repelir.
Exercício Resolvido
Resolução:
Observe que, em cada contato, o sinal das cargas ao final do processo é sempre o mesmo, indicando repulsão. Outra observação é que, a soma das cargas após o processo é igual à soma das cargas iniciais:
ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO
Faça o seguinte: pegue um pente ou uma caneta esferográfica de plástico e atrite em seus cabelos. Após, coloque-o(a) próximo de pedacinhos de papel. O resultado é que os pedacinhos se sentirão atraídos pelo pente/caneta. O que aconteceu foi que o objeto de plástico ficou eletrizado (eletrização por atrito), causando uma redistribuição das cargas na superfície do papel. O mesmo acontece na figura abaixo:
Observação
Se dois corpos se repelem, podemos afirmar que suas cargas têm sinais iguais, mas se os corpos se atraem, não podemos afirmar que as cargas possuem sinais opostos, pois uma delas pode ser neutra.
Quando temos dois condutores e um deles está aterrado, ou seja, conectado à Terra (é um grande condutor) por um o condutor, o o Terra, elétrons transitarão por ele, a m de deixar o sistema em equilíbrio eletrostático (no equilíbrio, os condutores terão o mesmo potencial elétrico).
Se o corpo que estiver induzindo a transferência de elétrons for positivo, o corpo aterrado receberá elétrons da Terra. Se for negativo, o aterrado doará elétrons.
Tempestades: o ar é um isolante elétrico, porém todo isolante submetido a certa d.d.p. (U) (diferença de potencial) mínima passa a ser condutor. Quando a d.d.p. entre a nuvem e o solo atinge um valor mínimo de 25 KV, o ar passa a ser condutor, como se fosse um o Terra. Se Unuvem-solo for menor que zero, os elétrons sairão da nuvem em direção ao solo, mas se Unuvem-solo for maior que zero, os elétrons sairão do solo em direção à nuvem.
Eletroscópio de Folhas: um eletroscópio é formado por um recipiente de vidro e duas folhas metálicas ligadas a um cabo e a uma esfera de metal. Quando um corpo A carregado se aproxima da esfera, induz a mesma carga nas lâminas, que se repelem.
O recipiente não pode ser metálico. Se colocássemos uma partícula carregada no interior de uma caixa metálica e outra próxima, mas do lado de fora, não teriam interação entre si. Esse fenômeno é conhecido como blindagem eletrostática (gaiola de Faraday).
