Sabendo da caracteristica quantica da carga eletrica exemplifique:
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:
  1. (a) um valor possível para a carga elétrica, preenchendo o espaço \_\_\_\_;
  2. (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
q = n\,e
onde:
  • \,q é a carga total (em coulombs, \mathrm{C});
  • \,e é a carga elementar (o módulo da carga do elétron/proton), cujo valor numérico é \,e = 1{,}602\times10^{-19}\,\mathrm{C};
  • \,n é um número inteiro (pode ser positivo, negativo ou zero): n\in\mathbb{Z}.
O que essa fórmula significa, em palavras simples:
  • Você só obtém cargas isoladas iguais a e, 2e, 3e, \ldots ou -e, -2e, -3e, \ldots (ou zero), ou seja, múltiplos inteiros da unidade e.
  • Exemplos físicos: o elétron tem n=-1 e, portanto, q=-e; o próton tem n=+1 e q=+e; o núcleo do hélio (partícula alfa) tem n=+2 e q=+2e.
Observação importante (sem complicar demais): existemm partículas fundamentais chamadas quarks que têm cargas fracionárias ( +\tfrac{2}{3}e, -\tfrac{1}{3}e), 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 q=n e com n 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 n=-1. Aplicando a fórmula:
q = n\,e = (-1)\cdot e.
Agora substituo o valor numérico de e:
q = (-1)\cdot\left(1{,}602\times10^{-19}\,\mathrm{C}\right).
Multiplicando:
q = -1{,}602\times10^{-19}\,\mathrm{C}.
Interpretação rápida: esse valor é possível porque é exatamente um múltiplo inteiro ( -1) 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 e: q = 0{,}5\,e (meio da carga elementar). Isso significa fazer:
q = 0{,}5\cdot e = 0{,}5\cdot\left(1{,}602\times10^{-19}\,\mathrm{C}\right).
Agora calculo o produto:
q = 0{,}801\times10^{-19}\,\mathrm{C}.
É mais agradável escrever em notação científica padrão:
q = 8{,}01\times10^{-20}\,\mathrm{C}.
Por que esse valor é considerado impossível para uma carga isolada em contexto experimental/prova?
  • Porque 0{,}5 não é um número inteiro. A regra q = n e exige n\in\mathbb{Z}. Logo, cargas isoladas que sejam metade de e 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 e (por exemplo \pm e, \pm 2e,\;0), aceito como possível.
  • Se for um número que não é inteiro vezes e (por exemplo 0{,}5e,\,1{,}5e, ou qualquer múltiplo com n não inteiro), então é impossível como carga isolada.
Força aí — esse tipo de pergunta costuma ser direta: basta lembrar da fórmula \,q = n e e checar se n é inteiro.

Resposta

a) q=-e=-1{,}602\times10^{-19}\,\mathrm{C}\n
b) q=0{,}5e=8{,}01\times10^{-20}\,\mathrm{C}

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