Da mesma forma que a massa, a carga elétrica é uma propriedade da matéria. Ela surge devido a diferença entre o número de elétrons e prótons de um corpo. Continue lendo para entender melhor o conceito, como fazer o cálculo, as fórmulas e alguns exercícios.

O que é carga elétrica?

A carga elétrica, da mesma forma que a massa, é uma propriedade da matéria. Ela surge devido a diferença entre o número de prótons e elétrons de um corpo. Quando isso acontece, dizemos que o corpo está carregado ou eletrizado. Porém, quando a quantidade de elétrons e prótons é a mesma, se diz que o corpo está neutro.

Logo, ainda que os corpos estejam neutros possuem cargas elétricas, contudo, elas se encontram balanceadas. A carga elétrica se origina em partículas subatômicas. Os prótons tem o menor valor de carga positiva. Por sua vez, os elétrons têm o menor valor de carga negativa. Por fim, os nêutrons são partículas eletricamente neutras.

Conheça os tipos de carga elétrica

Basicamente, existem dois tipos de carga elétrica, as positivas e as negativas. As duas são definidas por sinais algébricos, de acordo com a convenção temos que:

• A carga do elétron possui sinal negativo;
• A carga do próton possui sinal positivo. 

Contudo, os sinais são apenas arbitrários. Isso significa que não existiria nenhum problema se em algum momento a carga dos elétrons fosse descrita com sinal positivo e a carga dos prótons fosse descrita com sinal negativo. A parte realmente importante é que essas duas cargas se atraem quando o sinal é diferente, do contrário elas se repelem. 

Qual é a unidade da carga elétrica?

O Coulomb (C) é a única de medida da carga elétrica. O nome dessa unidade foi dado em homenagem ao físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Foi ele quem determinou a lei matemática que descreve a força de atração e repulsão entre cargas. 

Porém, a grandeza de Coulomb não aparece listada como sendo uma das grandezas fundamentais do sistema internacional de unidades. Essa é uma grandeza derivada do Ampére sendo usada para a medida de corrente elétrica. 

O Coulomb de carga elétrica equivale à quantidade de carga transportada por uma corrente elétrica de 1 ampère no intervalo de 1 segundo. Sendo assim, 1,0 C é equivale a 1,0 A. 

A quantização da carga elétrica

O módulo de carga de um corpo é determinado por um múltiplo inteiro de uma quantidade de carga. Isso significa que a carga elétrica é quantizada. O menor valor de carga elétrica que existe na natureza é a carga fundamental (e). Essa é a carga que pode ser encontrada em prótons e elétrons. O seu módulo é de cerca de 1,6.10-19 C.

Como calcular a carga elétrica

Tomando por base a carga fundamental, podemos descobrir a quantidade de elétrons em excesso ou falta para que um corpo apresenta determinada carga elétrica. Confira: 

Q = n.e

• Q — carga elétrica total (C);
• n — número de elétrons em falta ou em excesso;
• e — carga elétrica fundamental (1,6.10-19 C)

Aplicação da fórmula 

A fórmula acima representa a quantização das cargas elétricas. Então podemos calcular a quantidade de elétrons (excesso ou falta) necessária para a produção de uma carga elétrica total de 1,0 C em um corpo. Confira o exemplo abaixo:

Q = n.e

1,0 = n. 1,6 . 10-19

n = 1,0 / 1,6 . 10-19

n = 6,25 . 1018 elétrons 

Esse resultado nos diz que para um corpo ficar carregado com 1,0 C é preciso que 6,25. 1018 elétrons sejam removidos dos seus átomos. Sendo assim, 1,0 C de carga elétrica é uma quantidade significativa dessa carga. 

Corpos eletricamente neutros

As cargas elétricas exercem forças de atração e repulsão entre si. Devido a isso, o mais normal é que os corpos busquem pelo estado de eletrização de menor energia possível. Isso significa que boa parte dos corpos ao nosso redor se encontra eletricamente neutra. 

Para que um corpo se torne eletricamente carregado é preciso que ele doe ou receba elétrons do seu entorno. É importante dizer que não é possível eletrizar um corpo fornecendo ou arrancando prótons dele. 

Essas partículas são aproximadamente 1840 vezes mais massivas que os elétrons e se encontram ligadas a outros prótons no núcleo atômico. Um corpo receberá ou doará elétrons se sofrer um dos três processos de eletrização:

• Atrito;
• Contato;
• Indução. 

Como determinar a carga elétrica de um átomo?

Geralmente, os átomos se encontram neutros, ou seja, com carga elétrica total nula. Porém, caso os átomos sejam ionizados e tenham os seus elétrons arrancados passarão a ter carga elétrica positiva. Isso porque estão carentes de elétrons ou tem prótons em excesso. 

Quando estão carregados positivamente, os átomos são chamados de cátions. Por sua vez, os átomos que se tornam negativos por receberem elétrons são chamados de ânions. A carga elétrica do núcleo atômico ou da eletrosfera pode ser determinada através do seu número atômico Z. 

Exemplo

A seguir você poderá conferir um exemplo em que foi calculada a carga elétrica de um núcleo de hélio (partícula α, Z = 2). Esse núcleo possui dois prótons e dois nêutrons. 

Q = Z . e

Q = 2 . 1,6.10-19

Q = 3,2 . 10-19 C

Exercício resolvido

Um corpo recebe uma quantidade de 2,0.1015 elétrons em um processo de eletrização. Esse corpo se tornou eletricamente carregado com a carga de:

1. 1,7.10-16 C
2. 3,2.10-4 C
3. 0,16.10-5 C
4. 320.10-1 C
5. 3,2.10-5 C

Resolução:

Q = n.e

Q = 2,0.1015 . 1,6.10-19

Q = 3,2.10-4 C

Resposta: letra B. 

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