CARGA ELÉTRICA - ELETRIZAÇÃO - FÍSICA BÁSICA (Física do Zero) - Teoria e Exercícios - AULA 01

Key Concepts

• Carga Elétrica (Electric Charge)
• Modelo Atômico de Rutherford-Bohr (Rutherford-Bohr Atomic Model)
• Carga Elementar (Elementary Charge)
• Prótons (Protons)
• Elétrons (Electrons)
• Nêutrons (Neutrons)
• Eletrização por Atrito (Triboelectric Effect)
• Carga Líquida (Net Charge)
• Unidade de Carga: Coulomb (Coulomb)

Carga Elétrica e o Modelo Atômico

A aula aborda o conceito de carga elétrica, explicando que ela é trocada entre corpos, por exemplo, através do atrito. O modelo atômico de Rutherford-Bohr é utilizado para explicar a estrutura da matéria, onde:

• Núcleo: Contém cargas positivas (prótons) e nêutrons (carga neutra).
• Elétrons: Cargas negativas que orbitam o núcleo.

A carga elementar, que é a menor carga possível, é a carga de um elétron ou um próton, cujo valor é de 1,6 x 10^-19 Coulombs.

Carga de um Corpo e o Excesso/Deficiência de Elétrons

Qualquer corpo possui uma quantidade enorme de prótons e elétrons. A carga de um corpo é determinada pelo desequilíbrio entre o número de prótons e elétrons.

• Corpo Neutro: Possui o mesmo número de prótons e elétrons.
• Corpo Carregado Negativamente: Possui mais elétrons do que prótons.
• Corpo Carregado Positivamente: Possui menos elétrons do que prótons.

Quando um corpo é atritado, ele pode ganhar ou perder elétrons. Os prótons permanecem no núcleo e não são afetados pelo atrito.

Cálculo da Carga de um Corpo

A carga de um corpo (Q) pode ser calculada pela seguinte fórmula:

• Q = n * e

Onde:

• Q é a carga total do corpo.
• n é a diferença entre o número de prótons (np) e o número de elétrons (ne): n = np - ne.
• e é a carga elementar (1,6 x 10^-19 C).

Se n for positivo (mais prótons), a carga é positiva. Se n for negativo (mais elétrons), a carga é negativa.

Exemplo Prático: Canudo e Lã

Ao atritar um canudo de plástico com um pedaço de lã, o canudo pode atrair pequenos pedaços de papel. Isso ocorre porque o atrito transfere elétrons entre o canudo e a lã, criando um desequilíbrio de cargas.

Resolução de um Exercício (IFSC)

Um corpo inicialmente neutro, após ser eletrizado, passa a ter uma carga líquida de -8 x 10^-16 C. A questão pergunta se o corpo ganhou ou perdeu elétrons e quantos.

Resolução:

1. Identificação: A carga é negativa, então o corpo ganhou elétrons.
2. Cálculo: Usando a fórmula Q = n * e, onde Q = -8 x 10^-16 C e e = 1,6 x 10^-19 C.
3. Isolamento de n: n = Q / e = (-8 x 10^-16) / (1,6 x 10^-19) = -5 x 10^3.
4. Interpretação: O corpo ganhou 5 x 10^3 (5000) elétrons.

Variação da Fórmula Q = n * e

A fórmula Q = n * e também pode ser usada com valores absolutos (módulo) para calcular o número de elétrons ganhos ou perdidos, sem se preocupar com a diferença entre o número de prótons e elétrons. Nesse caso, n representa diretamente o número de elétrons transferidos.

Conclusão

A aula fornece uma introdução detalhada ao conceito de carga elétrica, explicando o modelo atômico, o cálculo da carga de um corpo e a eletrização por atrito. O exemplo prático e a resolução do exercício ajudam a consolidar o entendimento dos conceitos apresentados. A explicação das variações da fórmula Q = n * e oferece flexibilidade na resolução de problemas.