Sabendo da caracteristica quantica da carga eletrica exemplifique:
a) Um valor possivel para carga elétrica
b) Um valor impossivel para a carga elétrica:
a) Um valor possivel para carga elétrica
b) Um valor impossivel para a carga elétrica:
Passo 1
O enunciado pede que você dê dois exemplos, com base na característica quântica da carga elétrica:
- (a) um valor possível para a carga elétrica, preenchendo o espaço
; - (b) um valor impossível para a carga elétrica, preenchendo o espaço
.
Informações relevantes fornecidas implicitamente pelo enunciado (vou listar para ficar tudo claro):
- A carga elétrica tem “característica quântica” (isto é, existe uma unidade mínima básica de carga).
- Você precisa dar um exemplo numérico de um valor que pode ocorrer e outro que não pode ocorrer.
Passo 2
Explicação do conceito que vamos usar (passo-a-passo, sem pular etapas):
A ideia central é que cargas observadas isoladamente aparecem em múltiplos inteiros de uma carga elementar. Isso é expresso pela fórmula
A ideia central é que cargas observadas isoladamente aparecem em múltiplos inteiros de uma carga elementar. Isso é expresso pela fórmula
onde:
-
é a carga total (em coulombs, ); -
é a carga elementar (o módulo da carga do elétron/proton), cujo valor numérico é ; -
é um número inteiro (pode ser positivo, negativo ou zero): .
O que essa fórmula significa, em palavras simples:
- Você só obtém cargas isoladas iguais a
ou (ou zero), ou seja, múltiplos inteiros da unidade . - Exemplos físicos: o elétron tem
e, portanto, ; o próton tem e ; o núcleo do hélio (partícula alfa) tem e .
Observação importante (sem complicar demais): existemm partículas fundamentais chamadas quarks que têm cargas fracionárias (
,
), mas quarks não são observados isoladamente — eles ficam confinados dentro de hádrons. Para cargas isoladas medidas em experiências de laboratório e na prova, usamos a regra
com
inteiro.
Passo 3
Como construir um valor possível (mostrando contas passo a passo):
Escolho o caso mais simples e típico: a carga de um elétron (valor que você pode escrever direto como exemplo).
Aqui . Aplicando a fórmula:
Escolho o caso mais simples e típico: a carga de um elétron (valor que você pode escrever direto como exemplo).
Aqui
Agora substituo o valor numérico de
:
Multiplicando:
Interpretação rápida: esse valor é possível porque é exatamente um múltiplo inteiro (
) da carga elementar.
Passo 4
Como construir um valor impossível (mostrando contas passo a passo e explicando o porquê):
Escolho um exemplo simples de número não inteiro multiplicando :
(meio da carga elementar). Isso significa fazer:
Escolho um exemplo simples de número não inteiro multiplicando
Agora calculo o produto:
É mais agradável escrever em notação científica padrão:
Por que esse valor é considerado impossível para uma carga isolada em contexto experimental/prova?
- Porque
não é um número inteiro. A regra exige . Logo, cargas isoladas que sejam metade de não aparecem como cargas livres observáveis. - Lembre que a única exceção aparente são quarks com cargas fracionárias, mas eles não aparecem isolados; portanto, não usamos essas frações como exemplos de cargas isoladas possíveis na prova.
Passo 5
Resumo prático para você usar na prova (mentalmente rápido):
- Se um valor é um inteiro vezes
(por exemplo ), aceito como possível. - Se for um número que não é inteiro vezes
(por exemplo ou qualquer múltiplo com não inteiro), então é impossível como carga isolada.
Força aí — esse tipo de pergunta costuma ser direta: basta lembrar da fórmula
e checar se
é inteiro.
Resposta
a)
\n
b)
b)