Conceitos Fundamentais: A carga elétrica é uma propriedade da matéria que dá origem às interações eletromagnéticas. É classificada como positiva e negativa, sendo que os protões têm carga positiva e os eletrões, carga negativa. A unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o coulomb (C). Um eletrão possui uma carga elementar de aproximadamente -1,602 × 10⁻¹⁹ C.
As cargas elétricas obedecem à lei da conservação da carga e são regidas pela Lei de Coulomb, que afirma que a força entre duas cargas pontuais é diretamente proporcional ao produto das suas magnitudes e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas:
onde é a constante de Coulomb (8,99 × 10⁹ N·m²/C²), e são as cargas, e é a distância entre elas.
Comportamento dos materiais sob carga: Dependendo da sua capacidade de permitir a movimentação de cargas, os materiais são classificados como:
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Condutores: Facilitam o movimento de cargas (exemplo: metais como o cobre e o alumínio).
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Isoladores: restringem o movimento de cargas (exemplo: vidro, plástico).
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Semicondutores: Apresentam condutividade intermédia e podem ser controlados por dopagem (exemplo: silício e germânio).
Aplicações em Engenharia O estudo e o controlo de cargas elétricas são essenciais em diversas áreas da engenharia:
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Circuitos elétricos e eletrónicos: A manipulação de cargas permite a construção de circuitos e dispositivos eletrónicos.
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Eletrostática: É utilizada em aplicações como a impressão a laser e a pintura eletrostática.
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Eletromagnetismo: Permite o projeto de motores elétricos, geradores e transformadores.
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Dispositivos semicondutores: A tecnologia de transístores e microchips depende do controlo preciso das cargas nos materiais semicondutores.
