O que são CARGAS ELÉTRICAS?

By Chama o Físico

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Key Concepts:

  • Carga Elétrica (Electric Charge): Propriedade física de algumas partículas que permite interação elétrica.
  • Prótons, Elétrons e Nêutrons: Partículas fundamentais do átomo.
  • Núcleo e Eletrosfera: Regiões do átomo onde se encontram prótons/nêutrons e elétrons, respectivamente.
  • Carga Elementar: Valor fundamental da carga elétrica, 1,6 x 10^-19 C.
  • Quarks: Partículas constituintes de prótons e nêutrons (Up e Down).
  • Corpo Neutro: Corpo com igual número de prótons e elétrons.
  • Corpo Eletrizado: Corpo com desequilíbrio entre o número de prótons e elétrons (positivo ou negativo).
  • Quantização da Carga Elétrica: A carga de um corpo é sempre um múltiplo inteiro da carga elementar.
  • Processos de Eletrização: Atrito, contato e indução (mencionados, mas não detalhados).

1. Cargas Elétricas e Partículas Fundamentais

  • Carga elétrica é uma propriedade física que permite a interação elétrica entre partículas.
  • Prótons possuem carga positiva (+1,6 x 10^-19 C), elétrons possuem carga negativa (-1,6 x 10^-19 C), e nêutrons não possuem carga.
  • A massa do próton é aproximadamente igual à do nêutron, e ambas são muito maiores que a massa do elétron (aproximadamente 1800 vezes maior).
  • A massa de um átomo está concentrada no núcleo, onde estão os prótons e nêutrons.
  • A unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C).

2. Estrutura Atômica e Localização das Partículas

  • O átomo é composto por um núcleo (prótons e nêutrons) e uma eletrosfera (elétrons).
  • Prótons e nêutrons estão no núcleo, enquanto os elétrons orbitam ao redor do núcleo na eletrosfera.

3. Quarks: Constituintes de Prótons e Nêutrons

  • Quarks são partículas que compõem prótons e nêutrons.
  • Existem diferentes tipos de quarks, incluindo Up e Down.
  • Quarks Up têm carga de +2/3 da carga elementar, enquanto quarks Down têm carga de -1/3 da carga elementar.
  • Um próton é composto por dois quarks Up e um quark Down (2/3 + 2/3 - 1/3 = 1).
  • Um nêutron é composto por um quark Up e dois quarks Down (2/3 - 1/3 - 1/3 = 0).
  • Quarks não são encontrados isolados na natureza, mas sim dentro de partículas chamadas hadrons (como prótons e nêutrons).
  • Elétrons não são compostos por quarks; eles pertencem a um grupo de partículas chamadas leptons.

4. Corpos Eletrizados: Conceitos e Tipos

  • Todo corpo possui carga elétrica, pois é composto por átomos com prótons e elétrons.
  • Um corpo neutro tem o mesmo número de prótons e elétrons, resultando em carga total zero.
  • Um corpo eletrizado positivamente tem mais prótons do que elétrons (perdeu elétrons).
  • Um corpo eletrizado negativamente tem mais elétrons do que prótons (ganhou elétrons).
  • É impossível adicionar ou remover prótons de um átomo por métodos simples, pois eles estão fortemente ligados no núcleo. A eletrização ocorre pela movimentação de elétrons.

5. Quantização da Carga Elétrica

  • A carga de um corpo eletrizado é sempre um múltiplo inteiro da carga elementar (1,6 x 10^-19 C).
  • A fórmula para calcular a carga de um corpo é Q = n * e, onde:
    • Q é a carga total do corpo.
    • n é o número inteiro de elétrons em excesso ou em falta.
    • e é a carga elementar (1,6 x 10^-19 C).
  • É impossível um corpo ter uma carga que não seja um múltiplo inteiro da carga elementar. Exemplo: um corpo não pode ter uma carga de 2 x 10^-19 C, pois isso implicaria em uma fração de elétron.

6. Processos de Eletrização (Mencionados)

  • Eletrização por atrito.
  • Eletrização por contato.
  • Eletrização por indução.

7. Conclusão

A aula aborda os conceitos fundamentais de cargas elétricas, desde a estrutura atômica e as partículas que a compõem (prótons, elétrons, nêutrons e quarks) até a definição de corpos eletrizados e o princípio da quantização da carga elétrica. A explicação sobre quarks, embora breve, oferece uma visão sobre a estrutura interna dos prótons e nêutrons. A quantização da carga elétrica é um conceito crucial, demonstrando que a carga de um corpo não pode assumir qualquer valor, mas sim múltiplos inteiros da carga elementar. Os processos de eletrização são mencionados como métodos para alterar o estado elétrico de um corpo, mas serão detalhados em um vídeo futuro.

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