Carga Elétrica

Composição da Matéria

Toda matéria é composta em última instância por átomos, que são estruturas formadas por 3 partículas elementares, ou seja que não podem ser divididas. São elas o Próton, o Nêutron e o Elétron. Mas isso levando em consideração o modelo atômico de Niels Bohr! Sim, pois a física moderna já nos mostra que os prótons e nêutrons não são partículas elementares, mas podem ser divididas em pequenas partículas chamadas quarks.

Assim um Próton é composto por 2 quarks UP e 1 quark DOWN e o Nêutron é composto por 2 quark DOWN e 1 quark UP. 

Definição

Deixando a mecânica quântica um pouco de lado, a Carga Elétrica é uma propriedade física intrínseca da matéria e fundamental que determina as interações eletromagnéticas.

Histórico

O estudo sistemático da eletricidade tem seu início no século XVII com os trabalhos de estudiosos da natureza como :

• Otto de Guericke (1602-1686), 
• Francis Hauksbee (1660-1713), 
• Stephen Gray (1666-1736), 
• Charles Fran¸cois de Cisternay Du Fay (1698-1739), 
• Benjamin Franklin (1706-1790), entre outros.

Na década de trinta do século XVIII, Charles Du Fay realizou vários experimentos sobre eletrostática e enunciou dois princípios gerais que, segundo ele, regiam os fenômenos elétricos. 

Sendo assim, em seus experimentos de processos de eletrização ele detectou a existência de dois tipos de cargas elétricas, as quais denominou de "vítrea" e "resinosa", pois notara que um bastão de vidro atritado com seda adquiria carga elétrica diferente da carga elétrica adquirida por um bastão de resina atritado com lã.

Mais tarde, Benjamin Franklin foi o primeiro a utilizar as palavras carga "positiva" para a carga "vítrea" e carga "negativa" para carga resinosa.

Charles Du Fay em seus estudos descobriu a dupla natureza da carga elétrica:

“Cargas elétricas de mesmo nome (sinal) se repelem e de nomes contrários se atraem"

Quantização da Carga Elétrica

Nas colisões entre partículas a altas energias são produzidas muitas outras novas partículas, diferentes dos elétrons, prótons e nêutrons. Todas as partículas observadas têm sempre uma carga que é um múltiplo inteiro da carga elementar {\displaystyle e=1.602\times 10^{-19}C} Assim, a carga de qualquer objeto é sempre um múltiplo inteiro da carga elementar. Que vale:

Nas experiências de eletrostática, as cargas produzidas são normalmente equivalentes a um número muito elevado de cargas elementares. Por tanto, nesse caso é uma boa aproximação admitir que a carga varia continuamente e não de forma discreta.

Conservação da Carga Elétrica

Em qualquer processo, a carga total inicial é igual à carga final. No caso dos fenômenos em que existe transferência de elétrons entre os átomos, isso é claro que tenha que ser assim. No caso da criação de novas partículas não teria que ser assim, mas de fato em todos os processos observados nos raios cósmicos, e nos aceleradores de partículas, existe sempre conservação da carga; se uma nova partícula for criada, com carga negativa, será criada uma outra partícula com carga positiva.

Assista ao vídeo e compreenda melhor: