Em geral, a eletricidade estática ocorre quando levamos um pequeno choque ao pegar na maçaneta da porta de metal, ao retirar uma blusa de lã e perceber estalos e por aí vai. Isso acontece porque tudo que existe no universo possui uma grande quantidade de carga, mas nem sempre conseguimos notá-las, por causa do equilíbrio que há entre elas.
Essa energia é modificada quando ocorre movimento de cargas elétricas, à medida em que os elétrons começam a se movimentar, produzindo uma corrente elétrica. Desse modo, temos o que chamamos de eletrodinâmica. Como exemplo dessa ciência, podemos citar os relâmpagos e as faíscas.
Toda a matéria que conhecemos é composta por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.
Os átomos são formados por um núcleo (onde ficam os prótons e nêutrons) e uma eletrosfera (onde os elétrons permanecem, em órbita).
Os prótons e nêutrons têm massa praticamente igual, mas os elétrons têm massa milhares de vezes menor. Sendo m a massa dos prótons, podemos representar a massa dos elétrons como:
Ou seja, a massa dos elétrons é quase 2 mil vezes menor que a massa dos prótons.
Um átomo pode ser representado, embora fora de escala, por:
(http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/figuras/carga2.gif)
Se fosse possível separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e jogá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons, a uma direção contrária do desvio dos prótons, e os nêutrons não seriam afetados.
Podemos chamar a propriedade referente a cada partícula de carga elétrica. Os prótons são partículas que possuem cargas positivas, os elétrons possuem carga negativa, e os nêutrons têm carga neutra.
Um próton e um elétron têm valores, em módulo, iguais, apesar de terem sinais opostos. O valor da carga de um próton ou um elétron é chamado carga elétrica elementar e simbolizado por e.
A unidade de medida utilizada, em âmbito internacional para a medida de cargas elétricas, é o coulomb (C).
A carga elétrica elementar pode ser considerada a menor quantidade de carga encontrada na natureza, comparando-se este valor com coulomb, têm-se a relação:
e = 1,6 · 10-19 C
A unidade coulomb pode ser definida partindo-se do conhecimento de densidades de corrente elétrica, medida em ampère (A), já que suas unidades são interdependentes.
Um coulomb pode ser definido como a quantidade de carga elétrica que atravessa por segundo, a secção transversal de um condutor percorrido por uma corrente igual a 1 ampère.
Existem dois importantes princípios da eletrostática
- Princípio da atração e repulsão: demonstra que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e, de sinal contrário, atraem-se.
- Princípio da conservação das cargas elétricas: em um sistema isolado eletricamente, a soma das cargas elétricas continua constante, mesmo que sejam alteradas as quantidades de cargas do sistema.
Isolantes, condutores, semicondutores e supercondutores
Quanto à capacidade de conduzirem cargas elétricas, as substâncias podem ser caracterizadas como isolantes e condutores.
Isolantes são substâncias nas quais as cargas elétricas não podem se mover livremente com facilidade. Como exemplos, podemos citar a borracha, o vidro, o plástico, a água pura, entre outros. Por outro lado, os condutores são aqueles materiais nos quais a movimentação das cargas (negativas, em geral) pode ocorrer livremente. Exemplos: metais, água da torneira, corpo humano.
Recentemente, surgiram duas novas categorias para os materiais. Os semicondutores apresentam-se agora como uma terceira classe de materiais. Suas propriedades de condução elétrica situam-se entre as dos isolantes e dos condutores. Os exemplos mais típicos são o silício e o germânio, responsáveis pelo grande desenvolvimento tecnológico atual na área da microeletrônica e na fabricação de microchips.
Por fim, temos os supercondutores, materiais que a temperaturas muito baixas não oferecem resistência alguma à passagem de eletricidade.
