Pular para o conteúdo principal

Eletrostática - carga elétrica, isolante e condutores

 Quantização da carga elétrica


No século XVIII, a carga elétrica era considerada como um fluido continuo. Entretanto, no início do século XX, Robert MILLIKAN (1868-1953) descobriu que o fluido elétrico não era contínuo e, sim, que a carga elétrica era constituída por um múltiplo inteiro de uma carga fundamental e, ou seja a carga q de um certo objeto pode ser escrita como

q = ne, com n = 1, 2, 3, ...

tendo e o valor de 1,60 x 10-19.

Podemos então dizer que a carga elétrica existe em pacotes discretos ou, em termos modernos, é "quantizada", não podendo assumir qualquer valor.
Todos os objetos da natureza contém cargas. Entretanto, na maioria das vezes não conseguimos percebe-las. Isto se deve ao fato de que os objetos contém quantidades iguais de dois tipos de cargas: cargas positivas e cargas negativas(conforme estabelecido por Franklin). Assim, a igualdade leva ao equlíbrio de cargas, e dizemos que os objetos sãoeletricamente neutros, ou seja, não possuem uma carga líquida. Por outro lado, se o equlíbrio for desmanchado, dizemos que que ele está eletrizado, i.e, uma carga líquida existirá, e o corpo poderá interagir eletricamente.
Outras experiências da época de Millikan mostraram que o elétron tem carga -e e o próton +e, o que assegura que um átomo neutro tem o mesmo número de prótons e elétrons. 



Quanto a capacidade de conduzirem cargas elétricas, as substâncias podem ser caracterizadas como isolantes e condutores. 

Isolantes são aquelas substâncias nas quais as cargas elétricas não podem se mover livremente com facilidade. Como exemplos, podemos citar a borracha, o vidro, o plástico e a água pura, entre outros. 
Por outro lado, os condutores são aqueles materiais nos quais a movimentação das cargas (negativas, em geral) pode ocorrer livremente. Exemplos: metais, água da torneira, o corpo humano. 
Mais recentemente, surgiram duas novas categorias para os materiais. 
Os semicondutores apresentam-se agora como uma terceira classe de materiais. Suas propriedades de condução elétrica situam-se entre as dos isolantes e dos condutores. Os exemplos mais típicos são o silício e o germânio, responsáveis pelo grande desenvolvimento tecnológico atual na área da microeletrônica e na fabricação de microchips. 

Por fim, temos os supercondutores, materiais que a temperaturas muito baixas não oferecem resistência alguma a passagem de eletricidade. Foi descoberta 1911 por Kammerlingh ONNES que a observou no mercúrio sólido (à temperatura de 4,2 K). Atualmente já estão sendo desenvolvidas ligas (à base de Nióbio) que sejam supercondutoras a temperaturas mais elevadas facilitando, assim, sua utilização tecnológica.

Questões - Eletrostática
Cargas elétricas
1. Um corpo condutor inicialmente neutro perde  . Considerando a carga elementar , qual será a carga elétrica no corpo após esta perda de elétrons?
Inicialmente pensaremos no sinal da carga. Se o corpo perdeu elétrons, ele perdeu carga negativa, ficando, portanto, com mais carga positiva, logo, carregado positivamente.
Quanto à resolução numérica do problema, devemos lembrar, da equação da quantização de carga elétrica:
Sendo n o número de elétrons que modifica a carga do corpo:
Logo, a carga no condutor será  .

2. Um corpo possui  e . Considerando a carga elementar , qual a carga deste corpo?
Primeiramente verificamos que o corpo possui maior número de prótons do que de elétrons, portanto o corpo está eletrizado positivamente, com carga equivalente à diferença entre a quantidade de prótons e elétrons.
Essa carga é calculada por:

Eletrização de corpos
1. Em uma atividade no laboratório de física, um estudante, usando uma luva de material isolante, encosta uma esfera metálica A, carregada com carga +8 µC, em outra idêntica B, eletricamente neutra. Em seguida, encosta a esfera B em outra C, também idêntica e elétricamente neutra. Qual a carga de cada uma das esferas?
Resolvendo o exercício por partes.
Primeiramente calculamos a carga resultante do primeiro contato, pela média aritmética delas:
Como a esfera A não faz mais contato com nenhuma outra, sua carga final é +4 µC.
Calculando o segundo contato da esfera B, com a esfera C agora, temos:
Portanto, as cargas finais das 3 esferas são:

Comentários

Postagens mais visitadas deste blog

Dilatação Anômala da Água Exercícios

DILATAÇÃO ANÔMALA DA ÁGUA A água possui um comportamento anômalo em sua dilatação. Observe o diagrama volume x temperatura a seguir, no qual e mostrado esse comportamento incomum da água. Quando uma substância é aquecida, ela recebe energia de forma que suas moléculas ficam agitadas, passando a ocupar um maior volume, ou seja, sofre dilatação. O oposto ocorre quando uma substância é resfriada, pois ela perde energia e suas moléculas tendem a ficar bem próximas umas das outras, causando uma contração no volume. Isso faz com que, normalmente, a matéria no estado sólido ocupe menos volume do que quando está no estado líquido. Ao contrário do que acontece com a maioria das substâncias, a água possui um comportamento anômalo: quando é aquecida, entre os intervalos de 0 e 4º C, ela sofre contração e depois começa a dilatar-se, ou seja, quando a água está em seu estado sólido, ela tem volume maior do que no estado líquido nesse intervalo de temperatura. Esse com...

Exercícios de Física transformar km/h em m/s.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - Converter/transformar km/h em m/s. 01) Um carro esta percorrendo uma via em linha reta a velocidade de 36km/h. Qual a velocidade deste carro em m/s? 36km/h =        36:3,6 =  10m/s  A velocidade do carro é 10m/s. 02) Um pássaro esta sobrevoando um prédio a  velocidade de 54km/h.  Qual a velocidade deste  pássaro em m/s? 54km/h 54:3,6= 15m/s  A velocidade do passaro é 15m/s 03) Ao passar sobre um aeroporto o avião diminuí sua  velocidade para 43,2km/h.  Qual a velocidade deste  avião em m/s? 43,2km/h 43,2:3,6= 12m/s A velocidade do avião é 12m/s Transformação de km/h para m/s (SI) Para transformar Km/h para m/s , basta dividir por 3,6. Para transformar m/s para Km/h , basta multiplicar por 3,6. Exemplos: a) Transformando km/h para m/s 72 km/h = 72:3,6 = 20 ...

Exercícios de Aceleração 9º ano com gabarito

Aceleração escalar média -  Exercícios de Aceleração 9º ano com gabarito 01     Um móvel parte do repouso e, após 5 s de movimento, atinge a velocidade de 20 m/s. Qual foi a aceleração escalar média deste móvel? 02.   Se um veículo passa sua velocidade de 2 m/s para 12 m/s  em 2 s, qual sua aceleração escalar média? 03.   Um móvel com velocidade de 30 m/s freia e para após 6 s. Qual sua aceleração escalar média? 04.   Um carro consegue, á partir do repouso, atingir uma velocidade de 108 km/h em 10 s. Qual a aceleração escalar média desse carro? 05.   Um veículo que se encontra em repouso, passa a sofrer a ação de uma aceleração escalar média de 4 m/s 2 . Qual será sua velocidade após 3,5 s? 06.   Uma partícula se encontra com uma velocidade de 8 m/s quando passa a ser acelerada durante 4 s por uma aceleração escalar média de 2,8 m/s 2 . Qual será a velocidade dessa partícula após esse tempo...