Você já se deparou muitas vezes com as palavras “eletricidade”, “carga elétrica”, “corrente elétrica” e conseguiu se acostumar com elas. Mas tente responder à pergunta: “O que é uma carga elétrica?” - e você verá que não é tão simples. O fato é que o conceito de carga é um conceito básico e primário que não pode ser reduzido no atual nível de desenvolvimento do nosso conhecimento a quaisquer conceitos mais simples e elementares.

Vamos primeiro tentar descobrir o que significa a afirmação: um determinado corpo ou partícula tem carga elétrica.

Você sabe que todos os corpos são construídos a partir de partículas minúsculas, indivisíveis em partículas mais simples (até onde a ciência sabe agora), que são, portanto, chamadas de elementares. Todas as partículas elementares têm massa e, por isso, são atraídas umas pelas outras segundo a lei da gravitação universal com uma força que diminui de forma relativamente lenta à medida que a distância entre elas aumenta, inversamente proporcional ao quadrado da distância. A maioria das partículas elementares, embora não todas, também têm a capacidade de interagir entre si com uma força que também diminui na proporção inversa ao quadrado da distância, mas essa força é um grande número de vezes maior que a força da gravidade. Então. no átomo de hidrogênio, mostrado esquematicamente na Figura 91, o elétron é atraído para o núcleo (próton) com uma força 101” vezes maior que a força de atração gravitacional.

Se as partículas interagem entre si com forças que diminuem lentamente com o aumento da distância e são muitas vezes maiores que as forças da gravidade, então diz-se que essas partículas têm uma carga elétrica. As próprias partículas são chamadas de carregadas. Existem partículas sem carga elétrica, mas não existe carga elétrica sem partícula.

As interações entre partículas carregadas são chamadas eletromagnéticas. A carga elétrica é uma quantidade física que determina a intensidade das interações eletromagnéticas, assim como a massa determina a intensidade das interações gravitacionais.

A carga elétrica de uma partícula elementar não é um “mecanismo” especial na partícula que possa ser removido dela, decomposto em suas partes componentes e remontado. A presença de uma carga elétrica em um elétron e em outras partículas significa apenas a existência

certas interações de força entre eles. Mas nós, em essência, não sabemos nada sobre cobrança se não conhecermos as leis dessas interações. O conhecimento das leis das interações deve ser incluído em nossas ideias sobre carga. Estas leis não são simples; é impossível enunciá-las em poucas palavras. É por isso que é impossível dar uma definição breve e suficientemente satisfatória do que é uma carga elétrica.

Dois sinais de cargas elétricas. Todos os corpos têm massa e, portanto, se atraem. Corpos carregados podem atrair e repelir uns aos outros. Este fato mais importante, que você conhece do curso de física da classe VII, significa que na natureza existem partículas com cargas elétricas de sinais opostos. Se os sinais de carga forem iguais, as partículas se repelem e, se tiverem sinais diferentes, são atraídas.

A carga das partículas elementares - os prótons, que fazem parte de todos os núcleos atômicos, é chamada de positiva, e a carga dos elétrons é chamada de negativa. Não há diferenças internas entre cargas positivas e negativas. Se os sinais das cargas das partículas fossem invertidos, a natureza das interações eletromagnéticas não mudaria em nada.

Carga elementar. Além de elétrons e prótons, existem vários outros tipos de partículas elementares carregadas. Mas apenas elétrons e prótons podem existir indefinidamente em estado livre. O restante das partículas carregadas vive menos de um milionésimo de segundo. Eles nascem durante colisões de partículas elementares rápidas e, tendo existido por um tempo insignificantemente curto, decaem, transformando-se em outras partículas. Você conhecerá essas partículas na classe X.

Os nêutrons são partículas que não possuem carga elétrica. Sua massa é apenas ligeiramente maior que a massa de um próton. Os nêutrons, juntamente com os prótons, fazem parte do núcleo atômico.

Se uma partícula elementar tem carga, então seu valor, como vários experimentos mostraram, é estritamente definido (um desses experimentos - o experimento de Millikan e Ioffe - foi descrito em um livro didático para o grau VII)

Existe uma carga mínima, chamada elementar, que todas as partículas elementares carregadas possuem. As cargas das partículas elementares diferem apenas em sinais. É impossível separar parte da carga, por exemplo, de um elétron.

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É impossível dar uma definição breve de cobrança que seja satisfatória em todos os aspectos. Estamos acostumados a encontrar explicações compreensíveis para formações e processos muito complexos, como o átomo, os cristais líquidos, a distribuição das moléculas por velocidade, etc. Mas os conceitos mais básicos, fundamentais, indivisíveis em outros mais simples, desprovidos, segundo a ciência atual, de qualquer mecanismo interno, não podem mais ser explicados brevemente e de forma satisfatória. Especialmente se os objetos não são percebidos diretamente pelos nossos sentidos. São a esses conceitos fundamentais que a carga elétrica se refere.

Vamos primeiro tentar descobrir não o que é uma carga elétrica, mas o que está oculto por trás da afirmação: este corpo ou partícula tem uma carga elétrica.

Você sabe que todos os corpos são construídos a partir de partículas minúsculas, indivisíveis em partículas mais simples (até onde a ciência sabe agora), que são, portanto, chamadas de elementares. Todas as partículas elementares têm massa e por isso são atraídas umas pelas outras. De acordo com a lei da gravitação universal, a força de atração diminui de forma relativamente lenta à medida que a distância entre eles aumenta: inversamente proporcional ao quadrado da distância. Além disso, a maioria das partículas elementares, embora não todas, têm a capacidade de interagir entre si com uma força que também diminui na proporção inversa ao quadrado da distância, mas essa força é um grande número de vezes maior que a força da gravidade . Assim, no átomo de hidrogênio, mostrado esquematicamente na Figura 1, o elétron é atraído para o núcleo (próton) com uma força 1039 vezes maior que a força de atração gravitacional.

Se as partículas interagem entre si com forças que diminuem lentamente com o aumento da distância e são muitas vezes maiores que as forças da gravidade, então diz-se que essas partículas têm uma carga elétrica. As próprias partículas são chamadas de carregadas. Existem partículas sem carga elétrica, mas não existe carga elétrica sem partícula.

As interações entre partículas carregadas são chamadas eletromagnéticas. Quando dizemos que elétrons e prótons são eletricamente carregados, isso significa que eles são capazes de interações de um determinado tipo (eletromagnéticas) e nada mais. A falta de carga nas partículas significa que não detecta tais interações. A carga elétrica determina a intensidade das interações eletromagnéticas, assim como a massa determina a intensidade das interações gravitacionais. A carga elétrica é a segunda característica (depois da massa) mais importante das partículas elementares, que determina seu comportamento no mundo circundante.

Por isso

Carga elétricaé uma quantidade escalar física que caracteriza a propriedade de partículas ou corpos de entrar em interações de força eletromagnética.

A carga elétrica é simbolizada pelas letras q ou Q.

Assim como na mecânica é frequentemente utilizado o conceito de ponto material, o que permite simplificar significativamente a solução de muitos problemas, ao estudar a interação de cargas o conceito de carga pontual é eficaz. Uma carga pontual é um corpo carregado cujas dimensões são significativamente menores que a distância deste corpo ao ponto de observação e outros corpos carregados. Em particular, se falam sobre a interação de duas cargas pontuais, assumem assim que a distância entre os dois corpos carregados em consideração é significativamente maior do que as suas dimensões lineares.

Carga elétrica de uma partícula elementar

A carga elétrica de uma partícula elementar não é um “mecanismo” especial na partícula que possa ser removido dela, decomposto em suas partes componentes e remontado. A presença de uma carga elétrica em um elétron e em outras partículas significa apenas a existência de certas interações entre eles.

Na natureza existem partículas com cargas de sinais opostos. A carga de um próton é chamada de positiva e a carga de um elétron é chamada de negativa. O sinal positivo de uma carga em uma partícula não significa, é claro, que ela tenha quaisquer vantagens especiais. A introdução de cargas de dois sinais expressa simplesmente o fato de que partículas carregadas podem atrair e repelir. Se os sinais de carga forem iguais, as partículas se repelem, e se os sinais de carga forem diferentes, elas se atraem.

Atualmente não há explicação para as razões da existência de dois tipos de cargas elétricas. Em qualquer caso, não são encontradas diferenças fundamentais entre cargas positivas e negativas. Se os sinais das cargas elétricas das partículas mudassem para o oposto, então a natureza das interações eletromagnéticas na natureza não mudaria.

Cargas positivas e negativas estão muito bem equilibradas no Universo. E se o Universo for finito, então a sua carga eléctrica total é, com toda a probabilidade, igual a zero.

O mais notável é que a carga elétrica de todas as partículas elementares é estritamente a mesma em magnitude. Existe uma carga mínima, chamada elementar, que todas as partículas elementares carregadas possuem. A carga pode ser positiva, como um próton, ou negativa, como um elétron, mas o módulo de carga é o mesmo em todos os casos.

É impossível separar parte da carga, por exemplo, de um elétron. Esta é talvez a coisa mais surpreendente. Nenhuma teoria moderna pode explicar por que as cargas de todas as partículas são iguais e não é capaz de calcular o valor da carga elétrica mínima. É determinado experimentalmente por meio de vários experimentos.

Na década de 1960, depois que o número de partículas elementares recém-descobertas começou a crescer de forma alarmante, levantou-se a hipótese de que todas as partículas que interagem fortemente são compostas. Partículas mais fundamentais foram chamadas de quarks. O que surpreendeu foi que os quarks deveriam ter uma carga elétrica fracionária: 1/3 e 2/3 da carga elementar. Para construir prótons e nêutrons, bastam dois tipos de quarks. E seu número máximo, aparentemente, não ultrapassa seis.

Unidade de medida de carga elétrica

719. Lei da conservação da carga elétrica

720. Corpos com cargas elétricas de sinais diferentes...

Eles se sentem atraídos um pelo outro.

721. Bolas de metal idênticas, carregadas com cargas opostas q 1 = 4q e q 2 = -8q, foram colocadas em contato e afastadas na mesma distância. Cada uma das bolas tem uma carga

q 1 = -2q e q 2 = -2q

723.Uma gota com carga positiva (+2e) perdeu um elétron quando iluminada. A carga da queda tornou-se igual

724. Bolas de metal idênticas carregadas com cargas q 1 = 4q, q 2 = - 8q e q 3 = - 2q foram colocadas em contato e afastadas na mesma distância. Cada uma das bolas terá uma carga

q 1 = - 2q, q 2 = - 2q e q 3 = - 2q

725. Bolas de metal idênticas carregadas com cargas q 1 = 5q e q 2 = 7q foram colocadas em contato e afastadas na mesma distância, e então a segunda e a terceira bolas com carga q 3 = -2q foram colocadas em contato e afastadas à mesma distância. Cada uma das bolas terá uma carga

q 1 = 6q, q 2 = 2q e q 3 = 2q

726. Bolas de metal idênticas carregadas com cargas q 1 = - 5q e q 2 = 7q foram colocadas em contato e afastadas na mesma distância, e então a segunda e a terceira bolas com carga q 3 = 5q foram colocadas em contato e afastadas à mesma distância. Cada uma das bolas terá uma carga

q 1 =1q, q 2 = 3q e q 3 = 3q

727. Existem quatro bolas de metal idênticas com cargas q 1 = 5q, q 2 = 7q, q 3 = -3q e q 4 = -1q. Primeiro, as cargas q 1 e q 2 (1º sistema de cargas) foram colocadas em contato e afastadas na mesma distância, e então as cargas q 4 e q 3 (2º sistema de cargas) foram colocadas em contato. Em seguida, eles pegaram uma carga de cada sistema 1 e 2, colocaram-nas em contato e separaram-nas na mesma distância. Essas duas bolas terão uma carga

728. Existem quatro bolas de metal idênticas com cargas q 1 = -1q, q 2 = 5q, q 3 = 3q e q 4 = -7q. Primeiro, as cargas q 1 e q 2 (1 sistema de cargas) foram colocadas em contato e afastadas na mesma distância, e então as cargas q 4 e q 3 (sistema 2 de cargas) foram colocadas em contato. Em seguida, eles pegaram uma carga de cada sistema 1 e 2, colocaram-nas em contato e separaram-nas na mesma distância. Essas duas bolas terão uma carga

729.Um átomo tem carga positiva

Essencial.

730. Oito elétrons se movem ao redor do núcleo de um átomo de oxigênio. O número de prótons no núcleo de um átomo de oxigênio é

731. A carga elétrica de um elétron é

-1,6 · 10 -19 Cl.

732. A carga elétrica de um próton é

1,6 · 10 -19 Cl.

733.O núcleo de um átomo de lítio contém 3 prótons. Se 3 elétrons giram em torno do núcleo, então

O átomo é eletricamente neutro.

734. Existem 19 partículas no núcleo do flúor, das quais 9 são prótons. O número de nêutrons no núcleo e o número de elétrons em um átomo de flúor neutro

Nêutrons e 9 elétrons.

735. Se em qualquer corpo o número de prótons for maior que o número de elétrons, então o corpo como um todo

Carregado positivamente.

736. Uma gota com carga positiva de +3e perdeu 2 elétrons durante a irradiação. A carga da queda tornou-se igual

8·10 -19 Cl.

737. Uma carga negativa em um átomo carrega

Concha.

738. Se um átomo de oxigênio se transformar em um íon positivo, então ele

Perdeu um elétron.

739.Tem uma grande massa

Íon hidrogênio negativo.

740. Como resultado do atrito, 5·10 10 elétrons foram removidos da superfície da barra de vidro. Carga elétrica em uma vara

(e = -1,6 10 -19 C)

8·10 -9 Cl.

741.Como resultado do atrito, a haste de ebonite recebeu 5·10 10 elétrons. Carga elétrica em uma vara

(e = -1,6 10 -19 C)

-8·10-9Cl.

742. A força da interação de Coulomb de cargas elétricas de dois pontos quando a distância entre elas diminui 2 vezes

Aumentará 4 vezes.

743. A força da interação de Coulomb de cargas elétricas de dois pontos quando a distância entre elas diminui 4 vezes

Aumentará 16 vezes.

744. Duas cargas elétricas pontuais atuam uma sobre a outra de acordo com a lei de Coulomb com uma força de 1N. Se a distância entre eles aumentar 2 vezes, então a força da interação coulombiana dessas cargas se tornará igual

745.Duas cargas pontuais atuam uma sobre a outra com uma força de 1N. Se a magnitude de cada carga for aumentada 4 vezes, então a força da interação de Coulomb se tornará igual

746. A força de interação entre duas cargas pontuais é 25 N. Se a distância entre elas for reduzida em 5 vezes, então a força de interação dessas cargas se tornará igual

747. A força da interação coulombiana de duas cargas pontuais quando a distância entre elas aumenta 2 vezes

Diminuirá em 4 vezes.

748. A força da interação coulombiana de cargas elétricas de dois pontos quando a distância entre elas aumenta 4 vezes

Diminuirá 16 vezes.

749. Fórmula da lei de Coulomb

.

750. Se duas bolas de metal idênticas com cargas +q e +q forem colocadas em contato e afastadas à mesma distância, então o módulo da força de interação

Não mudará.

751. Se duas bolas de metal idênticas com cargas +q e -q, as bolas são colocadas em contato e afastadas na mesma distância, então a força de interação

Será igual a 0.

752.Duas cargas interagem no ar. Se forem colocados na água (ε = 81), sem alterar a distância entre eles, então a força da interação de Coulomb

Diminuirá 81 vezes.

753. A força de interação entre duas cargas de 10 nC cada, localizadas no ar a uma distância de 3 cm uma da outra, é igual a

()

754. Cargas de 1 µC e 10 nC interagem no ar com uma força de 9 mN à distância

()

755. Dois elétrons localizados a uma distância de 3·10 -8 cm um do outro se repelem com uma força ( ; e = - 1,6 10 -19 C)

2,56·10 -9 N.

756. Quando a distância da carga aumenta 3 vezes, a intensidade do campo elétrico aumenta

Diminuirá 9 vezes.

757. A intensidade do campo em um ponto é 300 N/C. Se a carga for 1·10 -8 C, então a distância até o ponto

()

758. Se a distância de uma carga pontual que cria um campo elétrico aumenta 5 vezes, então a intensidade do campo elétrico

Diminuirá em 25 vezes.

759. A intensidade do campo de uma carga pontual em um determinado ponto é 4 N/C. Se a distância da carga for duplicada, a tensão se tornará igual a

760.Indique a fórmula para a intensidade do campo elétrico no caso geral.

761. Notação matemática do princípio da superposição de campos elétricos

762. Indique a fórmula para a intensidade de uma carga elétrica pontual Q

.

763. Módulo de intensidade do campo elétrico no ponto onde a carga está localizada

1·10 -10 C é igual a 10 V/m. A força que atua sobre a carga é igual a

1·10 -9 N.

765. Se uma carga de 4·10 -8 C for distribuída na superfície de uma bola de metal com raio de 0,2 m, então a densidade de carga

2,5·10 -7 C/m2.

766. Em um campo elétrico uniforme direcionado verticalmente existe um grão de poeira com massa de 1,10 -9 g e carga de 3,2,10-17 C. Se a gravidade de um grão de poeira for equilibrada pela intensidade do campo elétrico, então a intensidade do campo será igual a

3·10 5 N/Cl.

767. Nos três vértices de um quadrado com lado de 0,4 m existem cargas positivas idênticas de 5·10 -9 C cada. Encontre a tensão no quarto vértice

() 540 N/Cl.

768. Se duas cargas têm 5·10 -9 e 6·10 -9 C, de modo que se repelem com uma força de 12·10 -4 N, então elas estão a uma distância

768. Se o módulo de uma carga pontual for reduzido em 2 vezes e a distância até a carga for reduzida em 4 vezes, então a intensidade do campo elétrico em um determinado ponto

Aumentará 8 vezes.

Diminui.

770. O produto da carga do elétron e do potencial tem a dimensão

Energia.

771.O potencial no ponto A do campo elétrico é 100V, o potencial no ponto B é 200V. O trabalho realizado pelas forças do campo elétrico ao mover uma carga de 5 mC do ponto A para o ponto B é igual a

-0,5J.

772. Uma partícula com carga +q e massa m, localizada em pontos de um campo elétrico com intensidade E e potencial, possui aceleração

773. Um elétron se move em um campo elétrico uniforme ao longo de uma linha de tensão de um ponto com alto potencial para um ponto com menor potencial. Sua velocidade é

Aumentando.

774.Um átomo que possui um próton em seu núcleo perde um elétron. Isso cria

Íon hidrogênio.

775. Um campo elétrico no vácuo é criado por quatro cargas pontuais positivas colocadas nos vértices de um quadrado de lado a. O potencial no centro do quadrado é

776. Se a distância de uma carga pontual diminuir 3 vezes, então o potencial de campo

Aumentará 3 vezes.

777. Quando uma carga elétrica pontual q se move entre pontos com diferença de potencial de 12 V, 3 J de trabalho são realizados. Neste caso, a carga é movida.

778.A carga q foi movida de um ponto no campo eletrostático para um ponto com potencial. Por qual das seguintes fórmulas:

1) 2) ; 3) você pode encontrar carga de mudança de trabalho.

779. Num campo eléctrico uniforme de intensidade 2 N/C, uma carga de 3 C move-se ao longo das linhas de campo a uma distância de 0,5 m. O trabalho realizado pelas forças do campo eléctrico para mover a carga é igual a.

780. O campo elétrico é criado por quatro cargas pontuais diferentes colocadas nos vértices de um quadrado de lado a. Cargas semelhantes estão localizadas em vértices opostos. O potencial no centro do quadrado é

781. A diferença de potencial entre pontos situados na mesma linha de campo a uma distância de 6 cm um do outro é de 60 V. Se o campo for uniforme, então sua intensidade é

782.Unidade de diferença de potencial

1 V = 1 J/1 C.

783. Deixe a carga se mover em um campo uniforme com intensidade E = 2 V/m ao longo de uma linha de campo de 0,2 m.

você = 0,4 V.

784.De acordo com a hipótese de Planck, um corpo completamente negro emite energia

Em porções.

785. A energia do fóton é determinada pela fórmula

1. E =pс 2. E=hv/c 3. E=h 4. E=mc2. 5. E=hv. 6.E=hc/

1, 4, 5, 6.

786. Se a energia de um quantum dobrou, então a frequência da radiação

aumentou 2 vezes.

787.Se fótons com energia de 6 eV caírem na superfície de uma placa de tungstênio, então a energia cinética máxima dos elétrons eliminados por eles é de 1,5 eV. A energia mínima do fóton na qual o efeito fotoelétrico é possível é para o tungstênio igual a:

788.A seguinte afirmação está correta:

1. A velocidade de um fóton é maior que a velocidade da luz.

2. A velocidade de um fóton em qualquer substância é menor que a velocidade da luz.

3. A velocidade de um fóton é sempre igual à velocidade da luz.

4. A velocidade de um fóton é maior ou igual à velocidade da luz.

5. A velocidade de um fóton em qualquer substância é menor ou igual à velocidade da luz.

789. Os fótons de radiação têm um grande impulso

Azul.

790. Quando a temperatura de um corpo aquecido diminui, a intensidade máxima de radiação

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Data de criação da página: 13/02/2016

Uma partícula elementar é a partícula menor, indivisível e sem estrutura.

FUNDAMENTOS DE ELETRODINÂMICA

Eletrodinâmica– um ramo da física que estuda interações eletromagnéticas. Interações eletromagnéticas– interações de partículas carregadas. Os principais objetos de estudo em eletrodinâmica são os campos elétricos e magnéticos criados por cargas e correntes elétricas.

Tópico 1. Campo elétrico (eletrostática)

Eletrostática – um ramo da eletrodinâmica que estuda a interação de cargas estacionárias (estáticas).

Carga elétrica.

Todos os corpos estão eletrificados.

Eletrificar um corpo significa transmitir-lhe uma carga elétrica.

Os corpos eletrificados interagem - eles atraem e repelem.

Quanto mais eletrificados são os corpos, mais forte eles interagem.

Carga elétrica é uma quantidade física que caracteriza a propriedade de partículas ou corpos de entrar em interações eletromagnéticas e é uma medida quantitativa dessas interações.

A totalidade de todos os fatos experimentais conhecidos permite-nos tirar as seguintes conclusões:

· Existem dois tipos de cargas elétricas, convencionalmente chamadas de positivas e negativas.

· Cargas não existem sem partículas

· Os encargos podem ser transferidos de um órgão para outro.

· Ao contrário da massa corporal, a carga elétrica não é uma característica integral de um determinado corpo. O mesmo corpo, em condições diferentes, pode ter cargas diferentes.

· A carga elétrica não depende da escolha do sistema de referência em que é medida. A carga elétrica não depende da velocidade do portador de carga.

· Cargas semelhantes se repelem, cargas diferentes se atraem.

Unidade SI – pingente

Uma partícula elementar é a partícula menor, indivisível e sem estrutura.

Por exemplo, em um átomo: elétron ( , próton ( , nêutron ( .

Uma partícula elementar pode ou não ter carga: , ,

Carga elementar é a carga pertencente a uma partícula elementar, a menor, indivisível.

Carga elementar – módulo de carga do elétron.

As cargas de um elétron e de um próton são numericamente iguais, mas de sinais opostos:

Eletrificação de corpos.
O que significa “um corpo macroscópico está carregado”? O que determina a carga de qualquer corpo?

Todos os corpos são feitos de átomos, que incluem prótons com carga positiva, elétrons com carga negativa e partículas neutras - nêutrons . Prótons e nêutrons fazem parte dos núcleos atômicos, os elétrons formam a camada eletrônica dos átomos.

Em um átomo neutro, o número de prótons no núcleo é igual ao número de elétrons na camada.

Corpos macroscópicos constituídos por átomos neutros são eletricamente neutros.

Um átomo de uma determinada substância pode perder um ou mais elétrons ou ganhar um elétron extra. Nestes casos, o átomo neutro se transforma em um íon com carga positiva ou negativa.

Eletrificação de corpos– o processo de obtenção de corpos eletricamente carregados a partir de corpos eletricamente neutros.

Os corpos ficam eletrificados ao entrar em contato uns com os outros.

Ao entrar em contato, parte dos elétrons de um corpo passa para outro, ambos os corpos ficam eletrificados, ou seja, receber cargas iguais em módulo e de sinal oposto:
um “excesso” de elétrons em comparação com prótons cria uma carga “-” no corpo;
A “falta” de elétrons em comparação aos prótons cria uma carga “+” no corpo.
A carga de qualquer corpo é determinada pelo número de elétrons em excesso ou insuficientes em comparação aos prótons.

A carga pode ser transferida de um corpo para outro apenas em porções contendo um número inteiro de elétrons. Assim, a carga elétrica de um corpo é uma quantidade discreta que é um múltiplo da carga do elétron: