Prof. Marcelo França

CARGA ELÉTRICA O estudo da Eletricidade remonta à antiga Grécia com as observações de Thales de Mileto (580 a.C. - 546 a.C.). Thales descreve a atração de pequenas sementes pelo ( em grego), uma resina vegetal, após este ser atritado com a pele de um animal ou tecido. Foi formulada a hipótese de fluidos provenientes do âmbar que, ao ser atritado, liberava tais fluidos e os corpos “tocados” por tais fluidos adquiriam certa “simpatia” pelo corpo atritado. A dificuldade em formular conceitos era patente no alvorecer da era filosófica.

A partir do século XVI, tais ideias foram retomadas pelo médico da corte da Rainha Elizabeth I, William Gilbert (1544 – 1603). Gilbert, entre outras contribuições, demonstrou a atração elétrica entre outros materiais. Foi Gilbert quem, provavelmente, cunhou o termo eletricidade, com base nas origens gregas desses estudos.

Em 1729, Stephen Gray (1666 – 1763) demonstrou que os metais conduziam bem mais rapidamente, ou seja, existência de materiais que facilitavam a “movimentação dos fluidos” ( ) e os que dificultavam tal movimentação (i ). Por volta de 1763, Robert Symmer desenvolve a teoria dos dois fluidos elétricos.

Além do mais, Charles François Dufay (1698 – 1739) demonstrou que dois pedaços de vidro atritados com o mesmo tecido se repeliam, assim como dois pedaços de resina atritados pelo mesmo material. No entanto, observou a atração entre o pedaço de resina e o de vidro. Dufay, portanto, admitiu a existência de dois fluidos elétricos: um fluido vítreo e um fluido resinoso.

Em viagens diplomáticas pela França o estadista norte-americano Benjamin Franklin (1706 – 1790) travou conhecimento com tais ideias, desenvolveu sua teoria do fluido único, onde um corpo que recebera fluido elétrico ficava carregado positivamente (recebia eletricidade vítrea) e um corpo que perdia fluido, ficava carregado negativamente (eletricidade resinosa).

Mais tarde, Franklin chamou a eletricidade vítrea de positiva e a eletricidade resinosa de negativa.

Somente durante o século XIX, com a popularização das ideias sobre a estrutura atômica da matéria é que pudemos contemplar a realidade física com maior precisão e elaborarmos uma teoria da eletricidade de qualidade, atestada hoje em dia com as inúmeras aplicações dessas grandes descobertas.

Com base nas ideias de Dufay e Franklin podemos enunciar a lei básica da Eletricidade:

Cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem.

Benjamin Franklin

ESTRUTURA ATÔMICA DA MATÉRIA

As bases do pensamento atomista foram lançadas por Demócrito e Leucipo há 25 séculos. No entanto, as condições experimentais que permitiram o estabelecimento de uma teoria verdadeiramente atômica remontam ao final do século XVIII e início do século XIX, com destaque para John Dalton (1766-1844), na Inglaterra, que em 1803 demonstra a combinação de diferentes elementos químicos proporcionalmente a pesos elementares fixos. Dessa forma, Dalton entende tais misturas como sendo o resultado de combinações entre átomos.

Na França, Joseph Louis Gay-Lussac, demonstra, em 1808, a formação de vapor d’água a partir da mistura de hidrogênio e oxigênio na proporção 2:1.

Mas foi em 1897, que Joseph John Thomson (1856 – 1940) estudando os misteriosos raios em gases rarefeitos, descobriu que os mesmos transportavam energia e momento e possuíam carga negativa. Tais partículas foram chamadas de . Essa descoberta rendeu a Thomson o Prêmio Nobel de Física de 1906.

Com essa descoberta, Thomson elabora o modelo do “Pudim de Passas” em que uma massa de carga positiva era preenchida com elétrons de carga negativa (estes fazendo o papel das passas). Portanto, o modelo atômico de Thomson admitia existência uma partícula elementar, o elétron, imerso em uma “massa de carga positiva”.

Na década seguinte, seu obstinado aluno neozelandês Ernest Rutherford (1871 – 1937) , que através de estudos de espalhamento de partículas alfa (núcleos de átomos de hélio) por uma placa ultrafina de ouro, demonstrou que a maior parte da massa do átomo se encontrava numa minúscula região chamada de carga positiva, em relação ao qual giravam os de carga negativa, numa espécie de sistema solar em miniatura.

Joseph John Thomson Modelo do “pudim de passas” de Thomson

O modelo de Rutherford apresentava alguns problemas pois, de acordo com a teoria eletromagnética, cargas em movimento acelerado emitem energia na forma de ondas eletromagnéticas. O sistema de Rutherford seria, portanto, instável.

Modelo do mini sistema solar de Rutherford

Coube a uma nova geração de físicos a elaboração de um sustentáculo teórico para resolver as contradições entre o que os experimentos revelavam e as tentativa de explicá-los através da chamada Mecânica Clássica. Entre os criadores dessa nova abordagem dos fenômenos atômicos, a Mecânica Quântica, estava o dinamarquês Niels Henrik David Bohr (1885 - 1962).

A estabilidade atômica, assim como, a derivação das leis que explicavam corretamente as linhas espectrais, foram obtidas por Bohr, tendo como base a quantização do momento angular orbital dos elétrons. Ou seja, do ponto de vista quântico, os elétrons não podem ter qualquer órbita ao redor do núcleo. Tais descobertas lhe valeram o Prêmio Nobel de Física de 1922.

Niels Bohr

As modernas teorias acerca das partícula constituintes da matéria acrescentam a existência de três partículas que forma os (prótons e nêutrons): os ( ) e ( ). Cada próton é formado por dois e um e cada nêutron por dois e um .