Por que a carga elétrica é dita quantizada?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você perguntou por que a carga elétrica é dita quantizada. Isso está relacionado ao estudo de física, mais especificamente à eletrostática e à física quântica. Para entender isso, vamos precisar conhecer o conceito de quantização, a natureza das cargas elétricas e alguns experimentos que comprovam essa ideia.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é carga elétrica. Carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria que causa forças elétricas entre partículas. Existem dois tipos de carga: positiva e negativa. Partículas com cargas iguais se repelem, enquanto cargas opostas se atraem.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre o que significa uma quantidade ser “quantizada”. Quando dizemos que algo é quantizado, queremos dizer que essa quantidade só pode assumir certos valores específicos, ou seja, ela vem em “pacotes” ou “quantidades” discretas, e não de forma contínua.

Passo 4

Aplicando isso à carga elétrica, a quantização da carga significa que a carga não pode variar de forma contínua, mas sim existe em múltiplos de uma menor unidade de carga, chamada de carga elementar. A carga elementar é a menor quantidade de carga elétrica que pode existir isoladamente e é representada pela letra .

Passo 5

O valor da carga elementar é aproximadamente coulombs. Todas as cargas elétricas observadas na natureza são múltiplos inteiros dessa carga elementar. Isso pode ser representado pela fórmula:
Onde:
  • é a carga elétrica total.
  • é um número inteiro (positivo ou negativo).
  • é a carga elementar.

Passo 6

Um dos experimentos mais famosos que comprovam a quantização da carga elétrica foi realizado por Robert Millikan no início do século 20, conhecido como o experimento da gota de óleo. Millikan mediu a carga de pequenas gotas de óleo e descobriu que todas elas tinham cargas que eram múltiplos inteiros de um valor básico, confirmando assim que a carga elétrica é quantizada.

Passo 7

Além disso, na física quântica, as partículas fundamentais como elétrons têm cargas elétricas que são múltiplos dessa carga elementar. Por exemplo, um elétron tem carga e um próton tem carga . Nenhuma partícula isolada foi observada com uma fração dessa carga, o que reforça a ideia de que a carga elétrica é quantizada.

Resposta

Então, resumindo, a carga elétrica é dita quantizada porque todas as cargas elétricas observadas são múltiplos inteiros de uma carga básica e indivisível chamada carga elementar . Isso foi confirmado por experimentos como o de Millikan e é explicado pela natureza fundamental das partículas carregadas na física quântica.

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