Carga elétrica: o que é e como é medida

Na natureza, nem tudo pode ser explicado do ponto de vista da mecânica, do MKT e da termodinâmica, existem também fenômenos eletromagnéticos que afetam o corpo, embora não dependendo de sua massa. A capacidade dos corpos de serem fontes de campos eletromagnéticos é caracterizada por uma quantidade escalar física - uma carga elétrica. Foi introduzido pela primeira vez na lei de Coulomb em 1785, mas chamou a atenção a sua existência antes mesmo de nossa era. Neste artigo, vamos dizer em palavras simples o que é uma carga elétrica e como ela é medida.

História das descobertas

Mesmo nos tempos antigos, percebeu-se que se você esfregar o âmbar na seda, a pedra começará a atrair objetos leves para si. William Hilbert estudou esses experimentos até o final do século XVI. No relato do trabalho realizado, objetos que podem atrair outros corpos são chamados de eletrificados.

As próximas descobertas em 1729 foram feitas por Charles Dufay, observando o comportamento dos corpos quando se esfregam contra uma matéria diferente. Assim, ele provou a existência de dois tipos de cargas: a primeira é formada quando a resina esfrega contra a lã, e a segunda quando o vidro esfrega contra a seda. Logicamente, ele os chamou de "resinosos" e "vítreos". Benjamin Franklin também explorou essa questão e introduziu os conceitos de carga positiva e negativa. Na ilustração - B. Franklin pega um raio.

Charles Coulomb, cujo retrato é mostrado abaixo, descobriu a lei, que mais tarde foi chamada de Lei de Coulomb. Ele descreveu a interação de duas cargas pontuais. Ele também conseguiu medir o valor e inventou uma balança de torção para isso, da qual falaremos mais tarde.

E já no início do século passado, Robert Milliken, como resultado dos experimentos, provou sua discrição. Isso significa que a carga de cada corpo é igual a um múltiplo inteiro da carga elétrica elementar e o elétron é elementar.

Informação teórica

Uma carga elétrica é a capacidade dos corpos de criar um campo eletromagnético. Na física, a seção de eletrostática estuda as interações de cargas que são estacionárias em relação ao referencial inercial selecionado.

O que é medido

A unidade de medida SI é chamada de "Coulomb" - é uma carga elétrica que passa por uma seção transversal do condutor de 1 Ampère em 1 segundo.

A designação da letra é Q ou q. Pode assumir valores positivos e negativos. O nome é em homenagem ao físico Charles Coulomb, ele derivou uma fórmula para encontrar as forças de interação entre eles, que se chama "Lei de Coulomb":

Nele, q1, q2 são os módulos de cargas, r é a distância entre eles, k é o coeficiente de proporcionalidade.

A fórmula é semelhante à lei da atração, em princípio, ela descreve tal interação. Tem a menor massa. Sua carga elétrica é negativa e é igual a:

-1,6 * 10 ^ (- 19) Cl

Um pósitron é o oposto de um elétron e também consiste em uma carga elementar positiva.

Além de ser discreta, quantizada ou medida em porções, a Lei da Conservação também é válida para ele. encargos, o que sugere que em um sistema fechado apenas encargos de ambos sinais. Em termos simples - a soma algébrica (levando em consideração os sinais) das cargas das partículas e dos corpos, em um sistema fechado (isolado) sempre permanece inalterada. Não muda com o tempo ou quando a partícula se move, é constante durante sua vida. As partículas carregadas mais simples são convencionalmente comparadas com cargas elétricas.

A lei de conservação de cargas elétricas foi confirmada pela primeira vez por Michael Faraday em 1843. Esta é uma das leis fundamentais da física.

Condutores, semicondutores e dielétricos

Existem muitos encargos gratuitos em condutores. Eles se movem livremente por todo o corpo. Quase não há portadores livres em semicondutores, mas se você transferir uma pequena energia para o corpo, eles são formados, como resultado do qual o corpo começa a conduzir uma corrente elétrica, ou seja, cargas elétricas começam a se mover. Dielétricos são substâncias onde o número de portadores livres é mínimo, então a corrente não pode fluir através deles ou pode, sob certas condições, por exemplo, uma tensão muito alta.

Como a interação é expressa

As cargas elétricas se atraem e se repelem. Isso é semelhante à interação de ímãs. Todo mundo sabe que se você esfregar uma régua ou caneta esferográfica no cabelo, ele fica eletrizado. Se você colocá-lo no papel nesse estado, ele grudará no plástico eletrificado. Durante a eletrificação, ocorre uma redistribuição de cargas, de modo que há mais em uma parte do corpo e menos na outra.

Pelo mesmo motivo, às vezes você é eletrocutado por um suéter de lã ou outras pessoas ao tocá-los.

Saída: cargas elétricas com um signo tendem uma para a outra, e com diferentes - são repelidas. Eles fluem de um corpo para outro quando se tocam.

Métodos de medição

Existem várias maneiras de medir a carga elétrica, vamos dar uma olhada em algumas delas. O dispositivo de medição é chamado de balança de torção.

O equilíbrio de Coulomb é um equilíbrio de torção de sua invenção. O significado está no fato de que uma barra de luz com duas bolas nas extremidades e uma bola carregada estacionária está suspensa em um vaso em um fio de quartzo. A outra ponta da linha é presa à tampa. A bola estacionária é removida para transmitir uma carga a ela, após o que você precisa instalá-la de volta no vaso. Depois disso, a parte suspensa no fio começará a se mover. O navio é marcado com uma escala graduada. O princípio de seu funcionamento é refletido no vídeo.

Outro dispositivo para medir a carga elétrica é o eletroscópio. É, como os anteriores, um recipiente de vidro com um eletrodo, no qual são fixadas duas folhas de metal. O corpo carregado é levado para a extremidade superior do eletrodo, ao longo do qual a carga flui para a folha, como resultado, ambas as folhas serão carregadas com o mesmo nome e começarão a se repelir. A quantidade de carga é determinada por quanto eles desviam.

Um eletrômetro é outro instrumento de medição. Consiste em uma barra de metal e uma seta giratória. Quando um corpo carregado toca o eletrômetro, as cargas fluem pela haste até a flecha, a flecha se desvia e indica um determinado valor na escala.

Por fim, recomendamos assistir a outro vídeo útil sobre o assunto:

Consideramos uma quantidade física importante. Os ensinamentos sobre o assunto permitiram expandir significativamente o conhecimento sobre eletricidade em geral. A contribuição para a ciência e tecnologia é bastante significativa, e o campo de aplicação desse conhecimento está associado à medicina. Os ionizadores de ar têm um efeito positivo no corpo humano: eles aceleram o fornecimento de oxigênio do ar para as células. Um exemplo de tal dispositivo é o lustre Chizhevsky. Agora você sabe o que é a carga elétrica e como ela é medida.

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