Uma carga elétrica, cuja unidade de medida é Coulomb, pode ser representada pelos sinais positivo, para os prótons, e negativo, para os elétrons. Seu cálculo envolve apenas a quantidade de elétrons ou prótons, em falta ou em excesso no corpo, e o valor da carga elementar, \(\pm1,6\ \bullet{10}^{-19}\ C\). Show
Dizemos que ela é quantizada, ou seja, o módulo da carga de um corpo é um múltiplo inteiro da carga elementar. Como a carga é conservada, ela só pode ser transferida entre os corpos, então, para obtermos isso, fazemos uso de processos de eletrização. Veja também: Eletricidade — a área da física relacionada às cargas elétricas e aos corpos eletricamente carregados Resumo sobre cargas elétricas
Videoaula sobre carga elétricaNão pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Quais são os tipos carga elétrica?A carga elétrica é uma propriedade física intrínseca à matéria e pode ser positiva ou negativa, sendo o que as diferencia apenas o sinal algébrico. Por convenção, representamos a carga do elétron como sendo de sinal negativo e a carga do próton com sinal positivo[LT2] . Como são apenas representações, não há problema algum em invertê-las, contudo é necessário lembrar que possuem sinais diferentes e, devido a isso, serão atraídas uma pela outra. Representação da atração e repulsão entre as cargas elétricas.Importante:Vale ressaltar que a carga elétrica é propriedade conservada, ou seja, existe sempre a mesma quantidade de carga, não podendo ser criada nem destruida, apenas transferida. Unidade de medida da carga elétricaA unidade de medida da carga elétrica, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), é o Coulomb, representado pela letra C e nomeado em homenagem ao físico Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Como se calcula a carga elétrica?Podemos calcular a carga elétrica utilizando a fórmula: \(Q=n\bullet e\)
Saiba mais: Corrente elétrica — fenômeno em que os portadores de carga elétrica são conduzidos pelo interior de algum material Processos de eletrizaçãoComo mencionado, a carga elétrica só pode ser transferida de um corpo a outro, sendo assim, ele pode ganhar ou perder elétrons. Quando isso acontece, dizemos que ele está eletrizado, e isso é possível por meio dos processos de eletrização. Veremos cada um deles a seguir. → Eletrização por contatoAcontece quando temos, pelo menos, um material condutor eletricamente carregado que será colocado em contato com outro corpo. Quando o outro corpo está neutro (mesma quantidade de prótons e elétrons), após colocado em contato, separa-se ambos e percebe-se que o corpo neutro passa a ter a mesma carga elétrica que o corpo carregado devido ao contato, porque terá havido uma troca de elétrons. Por exemplo, se o corpo carregado fosse eletrizado negativamente (excesso de elétrons), ele transferiria parte dos seus elétrons, deixando o corpo neutro também eletricamente negativo; mas se o corpo carregado fosse eletrizado positivamente (falta de elétrons), ele puxaria elétrons do corpo neutro, deixando-os eletricamente positivo, como podemos ver na imagem. Eletrização por contato.Além disso, o outro corpo em questão também pode estar eletricamente carregado. Após o contato e a separação, vê-se que ambos ficarão com cargas elétricas iguais, e seu valor pode ser encontrado por uma média aritmética entre as cargas, ou seja: \(Q_{nova}\frac{Q_1+Q_2}{2}\)
→ Eletrização por atritoA eletrização por atritoacontece quando ocorre atrito entre dois corpos eletricamente neutros. Durante esse processo, um desses corpos perderá elétrons, enquanto o outro os ganhará. Após a separação, eles terão cargas elétricas de sinais opostos. Eletrização por atrito.Importante: Não são todos os materiais que, quando atritados, conseguem se eletrizar. Isso dependerá da sua afinidade elétrica, descrita na série triboelétrica. Por exemplo, se se atrita no couro um pedaço de madeira, como o couro tem mais afinidade com a carga positiva, ele doará elétrons para a madeira. Após o processo, o couro ficará com a mesma carga que a madeira, porém carregado positivamente, enquanto a madeira ficará carregada negativamente. → Eletrização por induçãoJá a eletrização por induçãoacontece quando ocorre a aproximação de um corpo neutro de um corpo carregado, gerando uma polarização das cargas em que as cargas do corpo carregado atrairão as cargas de sinal oposto e repelirão as cargas de mesmo sinal que estão no corpo neutro. Chama-se o corpo neutro de induzido e o corpo carregado de indutor. A fim de transformar esse corpo neutro em carregado, ele é ligado por um fio terra, em que passarão elétrons em direção à terra ou da terra, retirando ou adicionando elétrons ao corpo. Posteriormente corta-se o fio e afasta-se o indutor do induzido. Como podemos ver na imagem abaixo. Eletrização por indução.Carga elétrica dos átomosA carga elétrica é quantizada, isso quer dizer que o módulo da carga de um corpo é múltiplo inteiro da carga elementar. A carga fundamental ou elementar é a dos elétrons e dos prótons, já que são os menores valores de cargas individuais (os quarks possuem valores de cargas menores, mas são encontrados em forma de combinações) que conseguimos encontrar na natureza, cujo valor é ±1,6 ∙10-19 C . Esse valor é positivo quando para os prótons e negativo para os elétrons, e os nêutrons são eletricamente neutros para que haja estabilidade no núcleo atômico. Campo elétricoO campo elétrico ocorre nas proximidades de uma carga elétrica ou superfície eletrizada, já que se trata de uma propriedade intrínseca às cargas. É possível calcular o campo elétrico por meio da fórmula: \(\vec{E}=k\frac{Q}{d^2}\)
Leia também: Campo magnético — a região do espaço capaz de exercer forças sobre cargas elétricas em movimento Lei de CoulombA Lei de Coulomb determina que a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto dos módulos entre as cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa as cargas, podendo ser expressa na fórmula abaixo: \(\vec{F}=k\frac{Q_1\bullet Q_2}{d^2}\)
Exercícios resolvidos sobre carga elétricaQuestão 1 (Uece) Um corpo tem 2.1018 elétrons e 4.1018 prótons. Dado que a carga elétrica de um elétron (ou de um próton) vale, em módulo, 1,6.10-19 C, podemos afirmar que o coro está carregado com uma carga elétrica de: A) -0,32 C B) 0,32 C C) 0,64 C D) -0,64 C Resolução: Alternativa B Lembrando que a carga elementar é equivalente a \(\pm1,6\bullet{10}^{-19}\ C\), então a carga dos prótons é: \(Q_P=4\bullet{10}^{18}\bullet1,6\bullet{10}^{-19}\) \(Q_P=0,64\ C\) E a carga dos elétrons: \(Q_E=2\bullet{10}^{18}\ast(-1,6\bullet{10}^{-19}\ C)\) \(Q_E=-0,32\ C\) Logo: \(Q=Q_P+Q_E\) \(Q=0,64-0,32\) \(Q=0,32\ C\) Questão 2 (Uece)A série triboelétrica a seguir é uma lista de substâncias, de modo que cada uma se eletriza com carga positiva quando atritada com qualquer outra substância que a segue na lista: Um gato escorrega para baixo em uma vara de plástico e cai dentro de uma cuba metálica, x, que repousa sobre uma placa isolante. Duas outras cubas idênticas, y e z, apoiadas na placa, estão em contato com entre si, mas nenhuma faz contato com x. Quando o gato cai em x, a placa se quebra e todas as cubas caem, separadas, sobre o soalho isolado. O gato abandona a cuba x e foge. Ao final desse processo: A) x adquire carga positiva, y negativa e z positiva. B) x adquire carga negativa, y positiva e z negativa. C) somente x adquire carga positiva. D) x, y e z têm cargas positivas. Resolução: Alternativa A Quando o gato descer pelo plástico, ele perderá elétrons para o plástico, ficando eletricamente positivo. Depois do contato com metal x que estava eletricamente neutro, ele “pegará” elétrons, por estar eletrizado. Deixando x eletricamente positivo, x induzirá y a ficar negativo, que, pelo contato, fará com que z fique eletricamente positivo. Quantos elétrons há em 1 C de carga?1018 prótons (ou elétrons). Cargas de mesmo sinal se repelem. Cargas de sinais contrários se atraem.
Quantos elétrons passam em 1 ampere?Unidade de medida: Ampère
Portanto, 1 Ampère equivale ao fluxo de 6,242 x 1018 elétrons em um segundo passando por uma seção de um condutor.
Quantos elétrons precisam ser retirados de um corpo para que ele fique com carga de 1C utilize a equação considere é C?O último resultado mostra que, para que um corpo fique carregado com 1,0 C, é necessário que sejam removidos 6,25.1018 elétrons de seus átomos. Logo, é fácil perceber que 1,0 C de carga elétrica trata-se de uma enorme quantidade dessa carga.
Quantos elétrons um corpo deve perder para adquirir a carga elétrica de 1C?Resposta. Vamos lá. n = 5*10²° elétrons.
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