O que é Carga Elétrica? Definição, Tipos e Exemplos

A carga é a quantidade mais básica e fundamental na eletrónica. A carga elétrica, propriedade básica da matéria transportada por algumas partículas elementares, rege como as partículas são afetadas por um campo elétrico ou magnético. E o fluxo de carga ao redor de um circuito, transportando energia da bateria (ou fonte de alimentação), é conhecido como eletricidade. A eletricidade só pode fluir se houver um circuito completo da bateria através de fios para componentes e de volta para a bateria. A unidade de carga elétrica nos sistemas metro–quilograma–segundo e SI é o coulomb e é definida como a quantidade de carga elétrica que flui através de uma secção transversal de um condutor num circuito elétrico durante cada segundo quando a corrente tem um valor de um ampere.

Dizemos que a eletricidade flui do terminal positivo (+) de uma bateria para o terminal negativo (-) da bateria. Podemos imaginar partículas com carga elétrica positiva fluindo nesta direção ao redor do circuito. Este fluxo de eletricidade é chamado de corrente convencional e é a direção do fluxo usada em toda a eletrónica. No entanto, esta não é a resposta completa porque as partículas que se movem têm, na verdade, carga negativa e fluem na direção oposta! Vamos explorar mais sobre eletricidade e carga elétrica neste artigo.

1.    Definição de 1C

1 C pode ser definido como a carga que flui ou viaja através de um fio em um segundo se a corrente que flui através do fio for 1 A. Um coulomb consiste em 6,24 × 10^18 unidades naturais de carga elétrica, como elétrons ou prótons individuais. A partir da definição do ampere, o próprio elétron tem uma carga negativa de 1,602176634 × 10^−19 coulomb. Uma unidade eletroquímica de carga, o faraday, é útil para descrever reações de eletrólise, como na galvanoplastia metálica. Um faraday equivale a 96485,332123 coulombs, a carga de um mol de elétrons (isto é, um número de Avogadro, 6,02214076 × 10^23, de elétrons).

2.    Qualidades Fundamentais da Carga Elétrica:  

Cargas elétricas opostas tendem a atrair-se umas às outras. Cargas elétricas semelhantes repelem-se umas às outras. São as seguintes:

Dois prótons e dois elétrons, por exemplo, repelem-se mutuamente. Prótons e elétrons têm uma forte atração um pelo outro. Estas características são determinadas pelo tipo de carga ou pela força que atua sobre eles e pela coordenação da direção do fluxo. O tipo de carga que transportam é diferente (note que os prótons têm uma carga de 1,6 x 10^-19 C, enquanto os elétrons têm uma carga de -1,6 x 10^-19 C.). Embora o próton e o elétron tenham a mesma carga, as suas naturezas são opostas. O sinal da carga é 'q' ou 'Q'. O número de elétrons multiplicado pela carga de um elétron é igual à carga total dos elétrons num átomo. A fórmula da carga pode ser escrita como, de acordo com esta definição.

Q=ne

Onde Q denota a carga total, e representa a carga num único elétron, e n denota o número total de elétrons. A carga de um corpo pode ser medida comparando-a com um valor esperado. De acordo com um estudo, a carga dos elétrons é 1,6 x 10^-19 C.

3.    As cargas elétricas são de dois tipos:

Carga Positiva:

A carga das cargas positivas, ou prótons, é +1,6×10^-19 Coulomb. As linhas de campo com uma carga positiva emergem de dentro e estendem-se até ao infinito.

Carga Negativa:

As cargas negativas, ou elétrons, são -1,6×10^-19 Coulomb. As linhas de campo com uma carga negativa vêm do infinito.

As cargas elétricas fazem com que os fios de cabelo atraiam a régua. Da mesma forma, esfregar um balão no cabelo puxa o cabelo para o balão; mas, se dois balões forem tocados simultaneamente, os balões repelir-se-ão mutuamente, mas os fios de cabelo serão atraídos.

A corrente elétrica é a taxa à qual as cargas elétricas fluem.

q/t = I

4.    Propriedades Fundamentais da Carga Elétrica:

1) Aditividade da Carga Elétrica

Quando vistas como cargas pontuais, as cargas elétricas são escalares. Vale a pena notar que, embora as cargas possam ser cargas pontuais, elas ainda são cargas positivas e negativas. Se houver n número de cargas no interior, a carga total será igual à soma algébrica das cargas individuais, de acordo com a propriedade aditiva das cargas elétricas.

Q = q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6+ q7+ q8+ ….. qn

2) Conservação da carga:

De acordo com a teoria da conservação das cargas, as cargas não são criadas nem destruídas. Elas podem ser movidas de um corpo para outro, mas não formadas ou destruídas. As cargas são sempre conservadas num sistema isolado.

3) Quantização da carga:

A carga de um sistema é uma quantidade fixa. A carga é tecnicamente uma quantidade quantizada. Os múltiplos integrais da unidade básica de carga (ou seja, 1,6 x 10^-19 C) podem ser usados para indicar a carga líquida de um sistema. Se a carga líquida do corpo for q, a equação pode ser expressa como:

Q = ne

A letra 'e' representa a unidade de carga fundamental dos elétrons e prótons. n deve ser um número inteiro nesta fórmula; não pode ser um valor fracionário ou irracional. Como resultado, qualquer número inteiro positivo ou negativo pode ser usado como o valor de n. Por exemplo, o valor de n pode ser 1, -1, 2, -3, 4, -5, e assim por diante.

A noção de quantização da carga elétrica é crítica para calcular a quantidade total de carga elétrica contida num sistema usando a equação 'q = ne'. Considere um sistema com um número total n1 de elétrons e um número total n2 de prótons. Com base nestes factos, podemos deduzir que a quantidade total de carga é (n2 – n1) e.

Conclusão:

Quando a matéria é colocada num campo eletromagnético, adquire uma carga elétrica, o que faz com que experimente uma força. Uma carga elétrica positiva ou negativa pode existir (comumente transportada por prótons e elétrons, respetivamente). Cargas semelhantes repelem-se mutuamente, enquanto cargas diferentes atraem-se mutuamente.