1.5 Discuta sobre a carga elementar.
Passo 1
O enunciado pede uma discussão sobre a carga elementar, que é um dos conceitos básicos da eletrostática no âmbito da física e engenharia elétrica. Para responder vamos precisar entender o que é carga elétrica, o princípio de quantização dessa carga e como se determina experimentalmente o seu valor.
Passo 2
Antes de falar da carga elementar, convém lembrar que a carga elétrica é uma propriedade física que faz corpos atraírem-se ou repelirem-se segundo a Lei de Coulomb. Essa lei diz que a força entre duas cargas puntiformes
e
, separadas por uma distância
, é
onde
é a constante eletrostática no vácuo. Assim, cargas do mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem.
Passo 3
O princípio de quantização afirma que toda carga elétrica
é um múltiplo inteiro da carga elementar
:
Isso significa que não existem frações de
isoladas; a carga só aparece em “pacotes” inteiros de tamanho
. Os portadores fundamentais dessa carga são o elétron, com carga
, e o próton, com carga
.
Passo 4
O valor de
foi determinado com o famoso experimento de Millikan em 1909, usando gotas de óleo carregadas em um campo elétrico estático. O resultado hoje aceito pelo SI é
Passo 5
A carga elementar é fundamental porque:
– Define a unidade natural de carga em nível atômico.
– Entra em todas as leis de eletromagnetismo e na definição prática do coulomb (1 C é a carga transportada por elétrons).
– É parâmetro chave em dispositivos eletrônicos (transistores, diodos) e processos de ionização na química e na física de plasmas.
– Define a unidade natural de carga em nível atômico.
– Entra em todas as leis de eletromagnetismo e na definição prática do coulomb (1 C é a carga transportada por
– É parâmetro chave em dispositivos eletrônicos (transistores, diodos) e processos de ionização na química e na física de plasmas.
Resposta
A carga elementar
é o menor “pacote” de carga elétrica observável, quantizada e igual a
. Ela aparece na forma de elétron (carga
) e próton (carga
), foi medida por Millikan e serve de base para as leis do eletromagnetismo e para a definição prática do coulomb.