Carga
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- Faculdade de Ciências da Universidade do Porto
Referência Ferreira, M., (2015) Carga, Rev. Ciência Elem., V3(2):117
DOI http://doi.org/10.24927/rce2015.117
Palavras-chave carga elétrica; eletromagnética;
Resumo
A carga elétrica é uma propriedade da matéria responsável pelas interações eletromagnéticas.
Na Antiguidade, a interação eletrostática já era conhecida e foi observada quando vidro e âmbar friccionados com tecidos atraíam e repeliam pequenos corpos 1. No século XVII, atribuíu-se um nome a esta propriedade: "electricus" que significa "como o âmbar" - que deriva da palavra grega para âmbar: "elektron" - e que está na origem da palavra "eletricidade" 2. Verifica-se experimentalmente que o vidro atrai o que o âmbar repele, e vice-versa. Baseados nesta diferença, cientistas no século XVIII chamaram positiva à eletricidade do vidro e negativa à do âmbar 3. Esta foi uma convenção arbitrária.
As repulsões e atrações elétricas entre corpos devem-se à existência de forças entre eles, que são provocadas pela eletricidade dos corpos. A intensidade das interações é proporcional à quantidade de eletricidade que o corpo possiu, uma vez eletrizado. Para quantificar a quantidade de eletricidade, definiu-se o conceito de carga. A carga elétrica de qualquer objeto é definida por comparação com um corpo padrão cuja quantidade de carga elétrica tinha sido definida como unitária.
A nivel microscópico, a matéria é constituída por átomos que, por sua vez, possuem eletrões e um núcleo. O núcleo é constituido por protões e neutrões. Os eletrões e protões possuem carga elétrica e, num átomo, uma vez que o número dessas partículas é igual, a carga total é nula. Contudo, se existir um excesso de um tipo dessas partículas, o átomo apresenta carga total não-nula. A experiência mostra que os iões apresentam carga que é múltiplo inteiro de uma quantidade elementar, designada por carga elementar e. Por convenção, a carga de um protão é igual a +e, enquanto que a de um eletrão é -e. A natureza quantificada da carga elétrica foi evidenciada experimentalmente por Faraday nos seus estudos sobre a eletrólise 4, e posteriormente confirmada pela experiência da gota de óleo de Millikan 5.
Na matéria eletricamente neutra, o número de protões e de eletrões é igual. Contudo, é possível eletrificar a matéria. Um sólido pode ser eletrizado utilizando processos que permitam introduzir ou retirar eletrões dos seus átomos. Esses processos são a fricção, o contacto e a indução.
A experiência mostra que num sistema fechado, a carga total conserva-se. Assim, em qualquer processo de eletrização, se um corpo adquire uma quantidade de carga, o outro adquire uma quantidade de carga simétrica. A conservação da carga verifica-se em todas as reações químicas e nucleares, assim como nos processos de criação ou aniquilação de pares.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a carga exprime-se em coulomb (abreviatura C), e equivale aproximadamente a \(6.241509647 \times 10^{18}\) e [6]. Contudo, a unidade SI de carga não é uma grandeza de base, e o coulomb é definido à custa de duas grandezas fundamentais: a intensidade de corrente e o tempo: 1 C é a quantidade de carga elétrica transportada por uma corrente elétrica estacionária de intensidade 1 A durante 1 s.
Referências
- 1 Seeman, Bernard and Barry, James E. "The Story of Electricity and Magnetism", Harvey House, 1967
- 2 Baigrie, B. "Electricity and Magnetism: A Historical Prespective", Greenwood Press, 2006
- 3 "Electricity, its History and Progress", The Encyclopedia Americana - a library of universal knowledge, vol. X, Encyclopedia Americana Corp, 1918.
- 4 Faraday, M. "Experimental Researches in Electricity" (1844-1855)
- 5 Millikan, R.A., (1913). "On the Elementary Electric Charge and Avogadro Constant". Phys. Rev. 2(2), 109-143.
- 6 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants, 2006
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