Essencialmente, existem dois tipos de portadores de carga elétrica: prótons (+) e elétrons (-).

PRÓTONS (+)

O próton, partícula constituite do núcleo, responsável pela carga elétrica positiva do átomo, apresenta as seguintes características:

• Massa de repouso: 1,67 x 10-27 kg
• Massa de repouso em unidades de massa atômica: 1,0078 u
(u = 1,66 x 10-27 kg)
• Razão massa do próton/massa do elétron: 1840
• Carga elétrica: +1,60 x 10-19 C
• Momento magnético: 1,41 x 10-26 J/T

ELÉTRONS (-)

O elétron, partícula responsável pela carga elétrica negativa do átomo, apresenta as seguintes características:

• Massa de repouso: 9,11 x 10-31 kg
• Massa de repouso em unidades de massa atômica: 5,49 x 0-4 u
(u = 1,66 x 10-27 kg)
• Razão massa do próton/massa do elétron: 1840
• Carga elétrica: -1,60 x 10-19 C
• Razão carga/massa: -1,76 x 1011 C/kg
• Momento magnético: 9,28 x 10-24 J/T

Em condições de equilíbrio, qualquer material é eletricamente neutro, contendo igual número de prótons e elétrons. Um material é eletricamente positivo quando tem excesso de prótons, ou falta de elétrons. Da mesma forma, ele será negativamente carregado se tiver um excesso de elétrons.

Um material pode ser eletrizado através de dois processos:

Eletrização por atrito 
Eletrização por indução

Eletrização por atrito ocorre quando materiais não condutores são atritados uns contra outros. Nesse processo, um dos materiais perde elétrons e outro ganha, de modo que um tipo de material fica positivo e outro fica negativo. Uma experiência simples consiste em carregar um pente passando-o várias vezes no cabelo. A comprovação de que ele ficou carregado é obtida atraindo-se pequenas partículas, por exemplo, de pó de giz.



A ilustração ao lado mostra as etapas essenciais do processo de eletrização por indução. Na ilustração, tem-se inicialmente um corpo carregado e outro descarregado (figura 1) (para que o processo seja factível, este corpo deve ser condutor). A aproximação do corpo positivamente carregado (figura 2) atrai as cargas negativas do corpo eletricamente neutro. A extremidade próxima ao corpo carregado fica negativa, enquanto a extremidade oposta fica positiva.

Mantendo-se o corpo carregado próximo, liga-se o corpo eletricamente neutro à terra (figura 3). Elétrons subirão da terra para neutralizar o "excesso" de carga positiva. Cortando-se a ligação à terra, obtém-se um corpo negativamente carregado (figura 4).


CONDUTORES E ISOLANTES

No contexto do eletromagnetismo, podemos classificar os materiais em:

• Condutores
• Isolantes (ou dielétricos)
• Semicondutores
• Supercondutores

Para o momento, vamos nos deter apenas nos condutores e nos dielétricos.

Numa linguagem bastante simples, podemos dizer que um dielétrico é diferente de um condutor porque este tem elétrons livres, que se encarregam de conduzir a eletricidade. Assim, quando uma certa quantidade de carga elétrica é colocada num material dielétrico, ela permanece no local em que foi colocada. Ao contrário, quando esta carga é colocada num condutor, ela tenderá a se distribuir até que o campo no interior do material seja nulo.

Bem, como os nomes sugerem, um material condutor tem facilidade para conduzir a eletricidade, enquanto um dielétrico não conduz a eletricidade. Na verdade, seria melhor dizer que um dielétrico quase não conduz a eletricidade. Há circunstâncias (veremos mais tarde) em que ele também conduz.

Podemos dizer, numa linguagem bastante simples, que um dielétrico é diferente de um condutor porque este tem elétrons livres, que se encarregam de conduzir a eletricidade. Assim, quando uma certa quantidade de carga elétrica é colocada num material dielétrico, ela permanece no local em que foi colocada. Ao contrário, quando esta carga é colocada num condutor, ela tenderá a se distribuir até que o campo no interior do material seja nulo.

FORÇA ELETROSTÁTICA

Numa abordagem bastante geral, podemos dizer que dois corpos eletrizados interagem através da atração gravitacional e da interação eletromagnética. Esta abordagem pode ser simplificada desprezando-se a atração gravitacional frente à interação eletromagnética.

Na maioria dos casos tratados aqui essa é uma boa aproximação. Podemos fazer outra simplificação, considerando apenas as cargas estacionárias. Eletrostática é esta área do eletromagnetismo que aborda interações entre cargas estacionárias ou quase estacionárias.

FORÇA GRAVITACIONAL

A lei da gravitação universal de Newton estabelece que, matéria atrai matéria na proporção direta das suas massas, e na proporção inversa da distância entre elas.

Em simbologia matemática ela é expressa pela equação: , onde G é a constante gravitacional, e vale 6,67 x 10-11 (m3/s2) . kg

Coulomb descobriu, experimentalmente, que a força entre cargas q1 e q2 é dada por: , onde  = 8,99 x 109 Nm2/C2 é uma constante que tem essa forma para atender necessidades de ajustes dimensionais e para simplificar as equações de Maxwell.

e0 = 8,85 x 10-12 C2/Nm2, é uma constante muito importante no eletromagnetismo, denominada permissividade elétrica no vácuo.

Por: Instituto de Física - UFRGS