Propriedades das partículas elementares com carga elétrica
Ao esfregar dois corpos diferentes, bem como por indução, os corpos podem receber propriedades especiais – elétricas.
Cargas elétricas e partículas carregadas
Aprendizado corpos eletrificados mostraram que suas propriedades elétricas são explicadas pelo fato de que as partículas das quais todas as substâncias são compostas possuem uma propriedade física especial chamada carga elétrica.
A carga elétrica caracteriza a relação das partículas com seu próprio campo eletromagnético e sua interação com um campo eletromagnético externo. A carga é uma das propriedades distintivas de muitas partículas elementares. Existem dois tipos de cargas elétricas: positivo e negativo.
Como você sabe, todos os corpos na natureza são compostos de partículas discretas. Essas partículas são chamadas de elementares. Cada partícula elementar tem suas próprias características que são diferentes das características de outras partículas. Essas características incluem: massa de repouso, carga elétrica, rotação, momento magnético, tempo de vida, etc.
As partículas elementares fazem parte dos átomos e moléculas da matéria, mas também podem estar em estado livre. São eles, por exemplo, os elétrons que compõem o "gás de elétrons" dos fios metálicos, os elétrons das correntes catódicas em tubos de vácuo etc.
Partículas elementares com cargas elétricas de sinais diferentes se atraem e com cargas de sinais iguais se repelem. Quando as partículas se movem ao seu redor, um campo magnético é observado.
Os principais portadores de carga na matéria, isto é, partículas que possuem propriedades elétricas, são elétrons carregados negativamente e prótons carregados positivamente. Eles fazem parte dos átomos de todas as substâncias, sendo seus principais elementos estruturais.
A totalidade de todos os fenômenos elétricos é determinada pelas cargas das partículas que compõem os átomos e seus campos. A este respeito, vamos nos deter na estrutura interna dos átomos na medida em que é necessário entender os fenômenos considerados na engenharia elétrica.
A estrutura dos átomos dos elementos químicos: A estrutura dos átomos — partículas elementares da matéria, elétrons, prótons, nêutrons
Propriedades elétricas dos corpos
Os sólidos geralmente têm uma estrutura cristalina: seus átomos estão dispostos no espaço em uma sequência estrita a uma certa distância uns dos outros, formando a chamada rede espacial ou cristalina. Os sítios da rede contêm íons positivos.
Devido às distâncias relativamente pequenas, os átomos vizinhos atuam sobre os elétrons da camada de valência de um determinado átomo, razão pela qual os elétrons de valência participam diretamente da troca eletrônica de cada átomo com os átomos vizinhos circundantes.Isso leva ao fato de que os níveis de energia são divididos em vários níveis espaçados que formam zonas de estados contínuos de energia eletrônica.
As propriedades elétricas dos corpos são determinadas pela estrutura dessas zonas e pelo número de elétrons que preenchem as zonas de acordo com o princípio de exclusão. Em metais que incluem, por exemplo, o cobre, a banda de valência está preenchida pela metade com elétrons, enquanto todas as bandas de energia mais baixa estão completamente preenchidas.
A presença de uma zona parcialmente preenchida é característica de todos os metais.Para excitar o elétron de valência de um átomo isolado a um nível mais alto, certas partes discretas de energia são necessárias.
Nos metais, a banda de condução é parcialmente preenchida. Portanto, os elétrons nele facilmente ocupam estados livres, e praticamente qualquer pequena quantidade de energia é suficiente para elevar um elétron a um nível livre mais alto e criar eletricidade.
Como a condutividade nos metais se deve à mobilidade dos elétrons, ela é chamada condutividade eletrônica… A condutividade dos eletrólitos é determinada pela presença de íons positivos e negativos facilmente móveis em soluções nas quais algumas das moléculas do soluto são decompostas. Essa condutividade é chamada condutividade iônica.
Condutividade iônica significativa é característica de alguns sais no estado fundido e gases no estado ionizado... Os gases são ionizados sob a influência de alta temperatura, alta voltagem, etc. Um gás com alta densidade de elétrons livres e moléculas em estado ionizado é chamado plasma.
Veja também: Metais e Dielétricos - Qual a Diferença?
lei de Coulomb
A lei de Coulomb (1785) foi a primeira a estabelecer uma relação quantitativa entre os valores das cargas elétricas e sua interação. Esta lei desempenhou e continua a desempenhar um papel importante no estabelecimento da unidade de carga e das características de força do campo eletrostático. Para mais detalhes veja aqui:A lei de Coulomb e sua aplicação na engenharia elétrica