Sabe-se que um módulo (valor sem sinal) a carga elétrica de um próton é igual a carga elétrica de um elétron. Esta quantidade de carga elétrica, por constituir-se na menor porção de eletricidade existente num corpo é denominada CARGA ELÉTRICA ELEMENTAR, a qual será representada pela letra e
(e = 1,6.10-19C). Assim todas as outras quantidades de cargas elétricas serão múltiplos inteiros da quantidade de carga elétrica elementar. Por isso, dizemos que a carga elétrica é quantizada, isto é, formada por um número inteiro de cargas elementares.
CARGA ELÉTRICA ELEMENTAR
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A partir do conhecimento da quantidade de carga elétrica elementar, podemos determinar a quantidade de carga elétrica de um corpo qualquer. Admitamos, por exemplo, que um certo corpo tenha 5 elétrons e 2 prótons, conforme Figura 16. Na parte inferior da Figura 16, o corpo foi dividido em duas partes, A e B. Na parte A, o número de prótons é igual ao número de elétrons, de modo que a quantidade de carga elétrica correspondente é nula. Na parte B, estão indicados apenas os elétrons restantes, os quais serão os responsáveis pelas manifestações elétricas. Se tivéssemos apenas 1 elétron predominando, a quantidade de carga elétrica seria 1,6.10-19C. Como temos 3 elétrons, basta multiplicarmos o valor anterior 3, obtendo-se daí o valor da quantidade de carga elétrica do corpo, ou seja, uma carga negativa (-) q = 4,8.10-19C. Entre parênteses indica-se o sinal dessa carga (negativa = excesso de elétrons). Fazendo-se uma análise destes cálculos, notamos que a quantidade de carga elétrica de um corpo está associada à diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que existem no corpo. Em função disto, podemos deduzir a seguinte expressão para o cálculo da quantidade de carga elétrica. |
------> q = quantidade de carga elétrica do corpo ou valor da carga elétrica; ------> n = nº de elétrons (ou prótons) que o corpo tem em falta ou em excesso); ------> e = carga elétrica elementar (1.6.10-19C). |
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Em virtude de trabalharmos com valores elevados e/ou, muito baixos, necessitamos de multiplos e submultiplos. A seguir apresentamos a tabela de multiplos e submultiplos das unidades legais de medidas.
TABELA DE MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS DAS UNIDADES LEGAIS DE MEDIDAS
Na sequência, apresentamos dois problemas resolvidos para que você visualize a carga elétrica adquirida do corpo.
1. Um certo corpo possui 100 prótons e 80 elétrons. Determine o valor da quantidade da carga elétrica existente no corpo.
np = 100
ne = 80 q = n . e
n = np – ne = 100 - 80 = 20 q = 20.1,6 . 10-19C
q = ?
2. Um determinado corpo eletrizou-se, ficando com uma quantidade de carga (-) q = 640mC.
2.1 Determine qual o tipo de partículas que predominam neste corpo.
Como a carga é negativa, predominam os elétrons.
2.2 Determine qual o número de partículas que predominam neste corpo.
(-) q = 640mC = 640 . 10-3C
q = n . e ---> n = q/e
n = 640 . 10-3C/ 1,6 . 10-19C
Os aparelhos destinados a verificar se um corpo está ou eletrizado são chamados eletroscópios. Um deles é o eletroscópio de folhas, constituído essencialmente de uma haste condutora, uma esfera metálica e duas lâminas metálicas. Este conjunto costuma ser envolvido por uma caixa protetora, apoiando-se nela por meio de um isolante, conforme ilustrado na figura 17. Inicialmente, se aproximarmos um bastão de plástico sem carga da esfera do eletroscópio neutro (sem tocá-la) verificamos que suas lâminas metálicas permanecem em repouso, indicando a “ausência de carga no bastão”. Observe Figura 18 A. Aproximando-se da esfera do eletroscópio um bastão de plástico eletrizado negativamente, haverá indução eletrostática na parte metálica do aparelho, sendo que os elétrons livres da esfera serão repelidos. Fazendo aparecer nas folhas um excesso de cargas negativas. As duas folhas, estando eletrizadas com cargas de mesmo sinal, se abrem em virtude da força de repulsão entre elas (Figura 18 B.). Portanto, a abertura das folhas do eletroscópio, quando aproximamos um corpo de sua esfera, nos indica que este corpo está eletrizado. É fácil perceber que, ao afastarmos o bastão de plástico, os elétrons das folhas serão atraídos para a esfera, neutralizando a carga positiva aí existente. Consequentemente, as folhas do eletroscópio fechar-se-ão, pois não estarão mais eletrizadas. Se ao invés de um bastão de plástico eletrizado negativamente, utilizássemos um bastão de vidro eletrizado positivamente (com a mesma quantidade de carga, em módulo), ocorreria alguma diferença no posicionamento das lâminas do eletroscópio. Como o bastão de vidro tem carga positiva, os elétrons das folhas serão atraídos pelo bastão, ou seja, acumulam-se na esfera. Logo, as lâminas ficarão eletrizadas positivamente, pois perderam elétrons, portanto, ocorrerá uma repulsão entre eles, originando a mesma abertura do caso anterior (Figura 19). Afastando-se o bastão, as lâminas retornam à posição original. Concluiu-se então que, o fato das folhas de um eletroscópio se abrirem indica apenas que o bastão está eletrizado, mas não nos permite determinar o sinal de sua carga.
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