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A eletrostática; a carga elétrica - I
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Até agora, temos falado de carga elétrica, de corpos eletrizados por atrito e por contato, de cargas que fluem de um corpo para outro, sempre nos referindo à carga elétrica de maneira bastante qualitativa, sem ainda definirmos o que é a grandeza física carga elétrica.
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Para definirmos o que é a carga elétrica, devemos realizar as seguintes operações: - Sermos capazes de determinar se duas cargas elétricas são iguais entre si ou se uma delas é maior do que a outra.
- Sabermos se poderemos subdividir uma carga elétrica em uma quantidade arbitrária de partes iguais.
- Estabelecermos uma carga que será considerada como a unidade de medida de carga elétrica.
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Este procedimento é análogo ao que realizamos para medir qualquer grandeza, como o comprimento. Neste caso, devemos dispor de uma unidade de medida (que pode ser o metro), juntamente com seus submúltiplos (o centímetro, milímetro, etc). É também necessário que possamos comparar dois comprimentos para vermos qual é o maior e qual é o menor. |
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Vamos seguir estas três operações.
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Suponhamos que temos duas esferas condutoras iguais, A e B, que são presas a fios isolantes de seda. Estas esferas são eletrizadas por contato, tocando-as com um bastão eletrizado, por exemplo. A seguir, elas são separadamente colocadas em contato com um eletroscópio descarregado e dotado de uma escala:
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Sendo a e b os números que representam os desvios provocados nas folhas do eletroscópio pelo contato com as esferas A e B, respectivamente, constatamos que a esfera B estava mais carregada do que a esfera A, pois as folhas do eletroscópio ficaram mais separadas com esta esfera do que com a outra.
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Assim, elaboramos um procedimento para determinar qual carga é maior do que a outra. Já para subdividir uma carga elétrica em partes iguais, pegamos uma esfera condutora carregada e a colocamos em contato com uma ou mais esferas idênticas, mas descarregadas.
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Pelo contato entre elas, a carga se repartirá entre todas as esferas. Depois de separadas, cada uma das esferas terá uma certa proporção da carga da esfera inicial: metade, um terço, um quinto, ..., dependendo do número de esferas postas em contato. Podemos confirmar isto colocando cada uma das cargas em contato com um eletroscópio :
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Para definirmos a carga elétrica de maneira completa, só precisamos agora escolher uma unidade de medida desta quantidade. Poderíamos escolher a carga do elétron, mas como ela é muito pequena (da ordem de 10-19!) ela se tornaria incômoda para a maioria dos problemas práticos.
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Assim sendo, escolheu-se no Sistema Internacional de Unidades, como unidade de medida de carga elétrica, o coulomb cujo símbolo é C, sendo que para definir o coulomb nós o comparamos com a carga elétrica mais importante de todo o universo, a carga do elétron. Obtemos assim que a carga negativa do elétron ( ) expressa em coulombs é igual a:
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