3. Partículas portadoras de carga elétrica

Como já vimos, carga elétrica é uma propriedade da matéria. A carga elétrica não se move, quem pode se mover são alguns tipos de partículas que possuem carga elétrica, como os elétrons, prótons, íons, partículas alfa (equivalente a um núcleo do átomo de Hélio), pósitrons (anti-elétron), antiprótons ("um tipo de próton negativo"), entre outras. Essas partículas que se movem e possuem carga elétrica são chamadas de partículas portadoras de carga elétrica.


Partículas portadores de carga elétrica nos metais (e sólidos em geral)

Como vimos na ligação metálica, os elétrons livres presentes nos metais podem se mover livremente através desses materiais; logo, os elétrons são as partículas portadoras de carga elétrica nos metais.


O fluxo ordenado de elétrons em determinado sentido é chamado de corrente eletrônica

Em geral, em qualquer material sólido são os elétrons que podem caminhar através deles.

Nos metais (e sólidos condutores em geral), quando um elétron sai de uma posição, deixa um "buraco" positivo no lugar. Enquanto os elétrons caminham em um sentido, os buracos positivos caminham no sentido oposto. 

Esses buracos não são partículas reais, mas os efeitos que produzem são reais. Eles se comportam como partículas portadoras de carga elétrica positiva. Na Física, eles são considerados como partículas virtuais, ou quase-partículas


Quando estudamos eletricidade, chamamos de corrente convencional ao fluxo ordenado dos buracos positivos.





Partículas portadores de carga elétrica nas soluções eletrolíticas

As moléculas da água são polarizadas. Mas o que isso significa? Que uma região da molécula é mais negativa (próxima ao átomo de oxigênio) e outra é mais positiva (próxima aos átomos de hidrogênio).


 Quando dissolvemos um composto iônico, como um sal (eletrólito), na água, ou misturamos um ácido, as moléculas polarizadas da água envolvem os cátions e ânions desses compostos, separando-os, e os deixando livres para que possam se mover na solução.



Se você cortar um dos fios metálicos que vai até a uma lâmpada e mergulhar as extremidades numa solução de água com sal (NaCl), a lâmpada vai acender porque o líquido vai permitir que os íons (Na+ e Cl-) se movam através dele. Esses íons são as partículas portadores de carga elétrica naquela solução eletrolítica.




Dentro da solução, os cátions (Na+) se movem em um sentido, enquanto os ânions (Cl-) no sentido oposto.




Normalmente os prótons nunca serão portadores de carga elétrica nos materiais, isso porque eles estão presos nos núcleos dos átomos e, não têm liberdade para se moverem. 

Corrente Elétrica
Um fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica em um material é chamado de corrente elétrica.

É comum representar a corrente elétrica pela letra "i". A corrente elétrica (i) é determina pela razão entre a quantidade total de carga elétrica (DQ) que atravessa uma seção do condutor, e o intervalo de tempo correspondente (Dt) para isso.



Já vimos que, se o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica forem os elétrons, chamamos de corrente eletrônica. Mas, se for considerado o fluxo ordenado dos buracos que se movem no sentido oposto, chamamos de corrente convencional.

No Sistema Internacional de Unidades (SI), o ampere (A) é a unidade de corrente elétrica, e corresponde a um fluxo de carga elétrica igual a 1 coulomb por segundo (1C/s).



O ampere (unidade de corrente elétrica) é uma homenagem e reconhecimento ao trabalho do cientista francês André-Marie Ampère (1775-1836) que fez importantes contribuições para o estudo do eletromagnetismo.


O Sol
A atmosfera da nossa estrela, o Sol, como todas as outras, são compostas de plasma de hidrogênio. Mas o que é isso? 

Os átomos de hidrogênio são os mais simples no Universo. Existem três tipos de átomos de hidrogênio, chamados de isótopos:



A molécula do gás hidrogênio corresponde a 2 átomos de hidrogênio ligados por uma ligação molecular (H2).

Devido a grande temperatura do Sol, o hidrogênio não existe na forma molecular (H2), nem mesmo os elétrons conseguem ficar ligados aos núcleos dos átomos. O Sol basicamente é uma gigantesca massa de elétrons e núcleos livres (núcleons) de átomos de hidrogênio (grande parte dos núcleons são apenas prótons livres).



Quando é dada energia suficiente às moléculas de um gás a ponto de quebrar as ligações entre seus átomos, e ainda arrancar elétrons dos mesmos, dizemos que o gás está ionizado. Esse gás passa a ser chamamo de plasma. O plasma emite luz.

Na superfície do Sol acontecem erupções magnéticas que expelem esse plasma para o espaço.



As auroras boreal e Austral

Quando essa massa de prótons, núcleons e elétrons livres vêm na direção da Terra, grande parte é defletida pelas linhas de campo magnético do planeta (que funciona como um grande escudo e que nos protege dessas partículas), 


Uma outra parte dessas partículas consegue chegar à Terra. Elas descem para os pólos  descrevendo trajetórias helicoidais em torno das linhas de campo magnético. 




Quando estas partículas atravessam a atmosfera do planeta (um tipo de corrente elétrica vinda do espaço), ionizam os gases que passam a emitir luz. Isso produz os fenômenos das auroras boreal e austral, que podem ser observadas próximas aos Pólos Norte e Sul.


Os raios (ou relâmpagos)
Um raio (ou relâmpago) é a uma faixa da atmosfera onde os gases foram ionizados por uma descarga elétrica. A região brilhante corresponde ao gases transformados em plasma. Pode acontecer dentro das próprias nuvens, ou entre uma nuvem e a terra.


A lâmpada fluorescente também é um plasma (plasma "frio"). Ele é produzido por uma corrente elétrica que atravessa um gás dentro da lâmpada, que é ionizado e passa e emitir luz.



Os letreiros de neon são na verdade lâmpadas fluorescentes em formato de letras [onde o gás usado é o neon (ou neônio)].



Existe um equipamento chamado globo de plasma onde é possível observar (e interagir) com o plasma formado no seu interior.






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