A história da Eletricidade começa na Antigüidade. Os gregos notaram que o âmbar, quando atritado, adquiria a propriedade de atrair pequenos pedaços de palha.
Vamos ilustrar essa propriedade através de exemplos.
Consideremos dois bastões de vidro e um pedaço de seda. Vamos, com esses objetos, realizar o seguinte experimento: inicialmente, cada bastão de vidro é atritado com o pedaço de seda. Em seguida, um dos bastões de vidro é suspenso por um fio e o outro bastão de vidro é aproximado do primeiro. Observamos que os dois bastões de vidro repelem-se.
Os bastões de vidro repelem-se após terem sido atritados com a seda.
Vamos, agora, repetir o experimento com duas barras de plástico atritadas com um pedaço de lã ou pele de animal. Observamos que as duas barras de plástico repelem-se, da mesma maneira que os bastões de vidro do experimento anterior.
As barras de plástico repelem-se após terem sido atritadas com lã.
Finalmente, aproximamos a barra de plástico atritada com lã do bastão de vidro atritado com seda. Observamos, agora, uma atração entre eles.
Esses experimentos realizados com o vidro, seda, plástico e lã podem ser repetidos com muitos outros materiais. Chegaremos sempre às seguintes conclusões:
1) corpos feitos do mesmo material, quando atritados pelo mesmo processo, sempre se repelem;
2) corpos feitos de materiais diferentes, atritados por processos diferentes, podem atrair-se ou repelir-se.
Os bastões de vidro e as barras de plástico, quando atritados com a seda e a lã, respectivamente, adquirem uma propriedade que não possuíam antes da fricção: eles passam a se atrair ou a se repelir quando colocados convenientemente um em presença do outro. Nessas condições, dizemos que os bastões de vidro e as barras de plástico estão eletrizados.
Verificamos, então, através de experiências, que os corpos eletrizados podem ser classificados em dois grandes grupos: um semelhante ao vidro – eletricidade vítrea – e o outro, semelhante ao plástico – eletricidade resinosa.
Benjamin Franklin, político e escritor americano, por volta de 1750, introduziu os termos eletricidade positiva e negativa para as eletricidades vítrea e resinosa, respectivamente.
Para entendermos cientificamente o que ocorre num processo de fricção entre vidro e seda ou entre plástico e lã, devemos ter alguns conceitos básicos a respeito de carga elétrica e estrutura da matéria.
2. Carga Elétrica
A matéria é formada por átomos, que por sua vez são constituídos por um pequeno núcleo central e por uma eletrosfera.
A. Núcleo
É a parte central do átomo, em que se localiza praticamente toda a massa do átomo e onde encontramos várias partículas, das quais, do ponto de vista da Eletricidade, destacamos duas: prótons e nêutrons.
• Prótons: partículas que apresentam a propriedade denominada carga elétrica, ou seja, trocam entre si, ou com outras partículas, ações elétricas de atração ou repulsão. Os prótons são partículas portadoras de carga elétrica positiva.
• Nêutrons: partículas que apresentam carga elétrica nula, ou seja, não trocam ações elétricas de atração ou de repulsão.
B. Eletrosfera
É uma região do espaço em torno do núcleo onde gravitam partículas menores, denominadas elétrons. Os elétrons possuem massa desprezível quando comparada à dos prótons ou dos nêutrons.
• Elétrons: partículas que, como os prótons, apresentam a propriedade denominada carga elétrica, isto é, trocam ações elétricas de atração ou repulsão. Os elétrons são partículas portadoras de carga elétrica negativa.
3. Quantidade de carga elétrica
Aos corpos, ou às partículas, que apresentam a propriedade denominada carga elétrica , podemos associar uma grandeza escalar denominada quantidade de carga elétrica , representada pelas letras Q ou q , e que no Sistema Internacional de Unidades (SI) é medida em coulomb (C).
A quantidade de carga elétrica positiva do próton e a quantidade de carga elétrica negativa do elétron são iguais em valor absoluto, e correspondem à menor quantidade de carga elétrica encontrada na natureza, até os dias atuais. Essa quantidade é representada pela letra e e é chamada de quantidade de carga elétrica elementar.
Em 1909, a quantidade de carga elétrica elementar foi determinada experimentalmente por Millikan. O valor obtido foi:
Nessas condições, podemos escrever as quantidades de carga elétrica do próton e do elétron como sendo:
qp = + e = +1,6 · 10–19 C
qe = – e = –1,6 · 10 –19 C
qe = – e = –1,6 · 10 –19 C
Para o nêutron temos qn = 0.
A tabela abaixo apresenta a massa e a quantidade de carga elétrica das principais partículas atômicas:
4. Quantização da quantidade de carga elétrica
e – carga elétrica elementar
n – nº de elétrons em falta ou em excesso
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