Física 3 - Eletromagnetismo - Halliday - 10ª Edição

A Carga É Quantizada
Na época de Benjamin Franklin, a carga elétrica era considerada um fluido contínuo, uma ideia que foi
útil para muitos propósitos. Hoje, porém, sabemos que, mesmo os fluidos “clássicos”, como a água e o
ar, não são contínuos e sim compostos de átomos e moléculas; a matéria é quantizada. Os experimentos
revelam que o “fluido elétrico” também não é contínuo e sim composto de unidades elementares de carga.
Todas as cargas positivas e negativas q são da forma
em que e, a carga elementar, tem o valor aproximado
A carga elementar e é uma das constantes mais importantes da natureza. Tanto o elétron como o próton
possuem uma carga cujo valor absoluto é e (Tabela 21-1). (Os quarks, partículas elementares das quais
são feitos os prótons e nêutrons, têm cargas de ±e/3 e ±2e/3, mas existem fortes indícios de que não
podem ser observados isoladamente. Por esse motivo e por questões históricas, a carga elementar não é
tomada como e/3.)
Tabela 21-1 As Cargas de Três Partículas
Partícula Símbolo Carga
Elétron e ou e – –e
Próton p +e
Nêutron n 0
Algumas expressões de uso corrente, como “a carga contida em uma esfera”, “a quantidade de carga
que foi transferida” e “a carga que um elétron possui”, podem dar a impressão de que a carga é uma
substância. Na verdade, a carga não é uma substância e sim uma propriedade das partículas, como a
massa, por exemplo.
Quando uma grandeza física pode assumir apenas certos valores, dizemos que é quantizada; a carga
elétrica é uma dessas grandezas. É possível encontrar uma partícula sem carga elétrica ou com uma carga
de +10e ou –6e, mas não uma partícula com uma carga de 3,57e.
O quantum de carga é extremamente pequeno. Em uma lâmpada incandescente de 100 W, por
exemplo, cerca de 10 19 cargas elementares passam pelo filamento por segundo. Entretanto, a natureza
discreta da eletricidade não se manifesta em muitos fenômenos (a luz da lâmpada não pisca toda vez que
um elétron passa pelo filamento).