1 O que é carga elétrica?
A carga elétrica é uma propriedade intrínseca de certas partículas que determina como elas interagem eletricamente. Existem dois tipos:
Cargas do mesmo tipo se repelem. Cargas opostas se atraem. Convencionalmente: próton tem carga +e.
O elétron tem carga −e. Quando dois corpos se atraem eletricamente, suas cargas têm sinais opostos.
2 Estrutura atômica
| Partícula | Carga | Massa | Localização |
|---|---|---|---|
| Próton | +e = +1,6×10⁻¹⁹ C | 1,673×10⁻²⁷ kg | Núcleo |
| Nêutron | 0 | 1,675×10⁻²⁷ kg | Núcleo |
| Elétron | −e = −1,6×10⁻¹⁹ C | 9,109×10⁻³¹ kg | Eletrosfera |
Um átomo neutro tem número igual de prótons e elétrons. Quando perde elétrons, fica com carga positiva (íon cátio). Quando ganha elétrons, fica negativo (íon ânio). O núcleo não participa da eletrização — são sempre os elétrons que se movem.
3 Conservação da carga elétrica
Ao eletrizar corpos por atrito, a soma das cargas após o contato é igual à soma antes: Q₁ + Q₂ = Q₁' + Q₂'. Se um ganha carga +Q, o outro ganha −Q.
4 Eletrização por atrito
Quando dois corpos de materiais diferentes são friccionados, elétrons se transferem de um para o outro. O que perde elétrons fica positivo; o que ganha, negativo.
🪟 Vidro + seda: vidro perde elétrons → vidro(+), seda(−)
🎈 Borracha + lã: borracha ganha elétrons → borracha(−), lã(+)
💈 Cabelo + plástico: plástico ganha elétrons → os cabelos ficam positivos e se repelem!
5 Eletrização por contato
Um corpo carregado toca um condutor neutro — elétrons fluem até o equilíbrio. Ambos ficam com o mesmo sinal de carga.
Esfera A: Q₁ = +8 μC; Esfera B: Q₂ = −2 μC. Após contato:
Qfinal = (8 − 2)/2 = +3 μC em cada esfera
6 Eletrização por indução
Um corpo carregado se aproxima (sem tocar) de um condutor neutro — as cargas internas do condutor se redistribuem por influência. Ao aterrar e remover o agente indutor, o condutor fica com carga oposta à do indutor.
Corpo(+) aproxima-se: elétrons do condutor atraem-se para o lado próximo. Lado distante fica (+).
Liga-se o condutor à terra: elétrons extras chegam pelo fio (ou fluem para a terra, conforme o caso).
Remove-se o fio de aterramento, depois o indutor. O condutor ficou com carga oposta à do indutor.
7 Condutores e isolantes
| Tipo | Característica | Exemplos |
|---|---|---|
| Condutor | Elétrons livres se movem facilmente. Carga distribui-se pela superfície. | Metais (Cu, Al, Au), grafite, solução iônica |
| Isolante | Elétrons presos aos átomos. Carga fica localizada onde foi depositada. | Borracha, plástico, vidro, madeira seca, ar seco |
| Semicondutor | Condutividade intermediária, controlável por dopagem ou temperatura. | Silício (Si), germânio (Ge) |
| Supercondutor | Resistência zero abaixo de temperatura crítica. | Nióbio, cerâmicas de cobre a baixa T |
8 Calculadora de carga e número de elétrons
🧮 Q = n · e
🧮 Compartilhamento de cargas (esferas iguais)
9 Resumo
O que você aprendeu
- Carga elétrica é quantizada: Q = n·e, com e = 1,6×10⁻¹⁹ C.
- Cargas iguais se repelem; opostas se atraem.
- Conservação da carga: a carga total de sistema isolado não muda.
- Eletrização por atrito: materiais diferentes trocam elétrons.
- Por contato: cargas iguais se distribuem (esferas iguais: Qfinal = (Q₁+Q₂)/2).
- Por indução: sem contato, com aterramento → carga oposta ao indutor.
- Condutores têm elétrons livres; isolantes não.