Carga elétrica

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TD – Carga Elétrica (Eletrostática – 3º Ano) Prof.: Joab 
Eletricidade 
A eletricidade é um fenômeno conhecido desde a Grécia Antiga. Tales 
de Mileto descreveu como alguns materiais, como o âmbar, ao serem atritados 
adquiriam a propriedade de atraírem pequenos objetos como fios de cabelo. Em 
1600, a palavra “eletricidade” foi cunhada por William Gilbert para se referir a 
esse efeito; a palavra é derivada do termo grego para “âmbar”, “elektron”. Os 
experimentos realizados até o século XVII concluíram que outros materiais como 
o vidro e peles de animais também apresentavam essa propriedade. Nessa 
época, o físico francês C. F. du Fay observou que dois objetos, após serem 
atritados, podiam se repelir ao invés de se atrair. Suas observações podem ser 
resumidas tomando dois pedaços de vidro e dois de plástico (um canudo de 
refrigerante, por exemplo) e atritando todos com papel macio. 
Ao aproximar os dois pedaços de vidro, eles se repelem; ao aproximar 
os dois pedaços de plástico, o mesmo acontece. Entretanto, ao aproximar um 
pedaço de vidro e um de plástico, eles se atraem. Em 1733, du Fay propôs que 
a eletricidade existia em dois tipos, e o atrito entre dois corpos (vidro e papel) 
podem fazer com que eles troquem esses tipos entre si. Corpos com o mesmo 
tipo de eletricidade se repelem, e corpos com tipos diferentes se atraem. O tipo 
de eletricidade presente no vidro atritado por lã foi chamado de “eletricidade 
vítrea“, e o presente no âmbar de “eletricidade resinosa“. 
Na segunda metade do século XVIII, Benjamin Franklin, físico e 
estadista americano, tratou a eletricidade como um fluido único, presente em 
toda a matéria, que deveria conter uma quantidade precisa desse; se o houvesse 
em excesso, a matéria estaria positivamente carregada, e se o houvesse em 
falta, a matéria estaria negativamente carregada. De forma arbitrária, Franklin 
definiu que a eletricidade vítrea é positiva (excesso de fluido), e a eletricidade 
resinosa é negativa (falta de fluido), convenção que é usada até os dias atuais. 
De acordo com Franklin, quando dois corpos são atritados, o fluido 
elétrico (que corresponde ao conceito atual de carga elétrica) pode passar de um 
corpo para o outro, deixando um com excesso e outro com falta, mas não era 
nunca criado nem destruído. Hoje essa hipótese se converteu na lei da 
conservação da carga elétrica. Na virada do século XIX, descobriu-se que a 
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carga elétrica é quantizada, o que significa que ela sempre aparece em múltiplos 
de uma carga elementar, que foi medida por Robert Millikan no seu experimento 
com gotas de óleo. Nas unidades do SI, esse valor é e = 1,6 . 10-19 C, que é 
muitas ordens de grandeza menor do que a carga que costuma se acumular nos 
objetos macroscópicos, de modo que a natureza discreta da carga pode ser 
desprezada na maioria das vezes. 
Corpo eletrizado 
Verifica-se que, normalmente, o átomo se apresenta com número de 
elétrons igual ao de prótons e, consequentemente, ele está neutro. 
 
 É possível, porém, retirar ou acrescentar elétrons na eletrosfera do 
átomo, tornando-o um íon. Se um átomo perde elétrons de sua eletrosfera, o 
número de prótons predominará e o átomo tornar-se-á um íon positivo (cátion). 
Por outro lado, se ele receber um ou mais elétrons na eletrosfera, tornar-se-á um 
íon negativo (ânion). 
 
Corpo eletricamente neutro 
Número de Elétrons= Número de Prótons 
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Dizemos que um corpo está eletrizado quando ele apresenta excesso 
ou falta de elétrons. 
 
Corpo eletricamente negativo. 
Número de Elétrons > Número de Prótons 
Corpo eletricamente positivo. 
Número de Elétrons < Número de Prótons 
* Eletrizado positivamente: perde elétrons. 
* Eletrizado negativamente: ganha elétrons. 
Na natureza, existem grandezas que podem ser divididas 
indefinidamente em partes menores, como, por exemplo, um intervalo de tempo. 
São chamadas grandezas contínuas, pois suas medidas podem corresponder a 
qualquer número real. Há também grandezas que possuem um limite para a sua 
divisão em partes menores. São chamadas grandezas quantizadas. É o caso da 
carga elétrica de um corpo. A quantidade de carga elétrica total (q) é sempre um 
número inteiro (n) de vezes o valor elementar (e) 
q = n.e 
n = número de elétrons em excesso ou falta e = 1,6 . 10-19 C (carga elementar) 
Princípios da eletrostática 
a) Princípio da Atração e Repulsão: cargas de mesmo sinal se repelem e de 
sinais opostos se atraem. 
b) Princípio da Conservação das Cargas Elétricas: num sistema eletricamente 
isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas é constante. 
Condutores e isolantes 
Para que um material seja condutor de eletricidade, é necessário que 
ele possua portadores de carga elétrica livres. Esses portadores podem ser 
elétrons, íons ou ainda ambos. Os principais condutores elétricos são: 
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- Os metais: os portadores de carga elétrica são os elétrons. 
- As soluções eletrolíticas: os portadores de carga elétrica são os íons. 
- Os gases ionizados: os portadores de carga são íons e os elétrons. 
Por outro lado, os materiais que possuem portadores de carga elétrica em 
pequena quantidade em relação ao total de partículas são chamados isolantes. 
São exemplos de isolantes: borracha, porcelana, madeira seca, porcelana, 
plástico etc. 
 
Exercícios: 
1. Um corpo, inicialmente neutro, é eletrizado com carga Q=48 μC. Sendo a 
carga elementar e = 1,6 . 10– 19 C, pergunta-se: (micro - μ = 10-6) 
a) O corpo ficou com falta ou com excesso de elétrons? 
b) Qual é o número de elétrons que foi dele retirado ou a ele fornecido? 
 
2. (UNICAMP) Duas cargas elétricas Q1 e Q2 atraem-se quando colocadas 
próximas uma da outra. 
a) O que se pode afirmar sobre os sinais de Q1 e de Q2? 
b) A Q1 é repelida por uma terceira carga Q3 positiva. Qual é o sinal de Q2? 
 
3. Calcule a carga elétrica de um corpo que possui excesso de 24. 1012 elétrons. 
Considere o módulo da carga elementar igual a 1,6. 10-19 C. 
 
4. Uma esfera metálica tem carga elétrica negativa de valor igual a 3,2. 10-4 C. 
Sendo a carga do elétron igual a 1,6 10-19C, pode-se concluir que a esfera 
contém: 
a) 2 . 1015 elétrons 
b) 200 elétrons 
c) um excesso de 2. 1015 elétrons 
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d) 2 . 1010 elétrons 
e) um excesso de 2. 1010 elétrons 
 
5. Em certos dias do ano, frequentemente tomamos pequenos "choques" ao 
fecharmos a porta do carro ou ao cumprimentarmos um colega com um simples 
aperto de mãos. Em quais circunstâncias é mais provável que ocorram essas 
descargas elétricas? 
a) Em dias muito quentes e úmidos, porque o ar se torna condutor. 
b) Em dias secos, pois o ar seco é bom isolante e os corpos se eletrizam mais 
facilmente. 
c) Em dias frios e chuvosos, pois a água da chuva é ótima condutora de 
eletricidade. 
d) A umidade do ar não influi nos fenômenos da eletrostática, logo essas 
descargas poderão ocorrer a qualquer momento