Descrição da imagem: um campo é uma porção de espaço dentro da qual interage uma grandeza física mensurável, a carga elétrica. Ela interage com o campo eletromagnético representado pelas linhas curvas ao redor de um ímã.
Muitas definições educacionais explicam a carga elétrica, por exemplo:
- A carga elétrica interage por meio de campos eletromagnéticos.
- A carga elétrica é uma força em um campo elétrico e em um campo magnético se ela se move.
- A carga elétrica é uma propriedade da matéria relacionada à perda de neutralidade de uma substância.
- A carga elétrica é uma propriedade essencial das partículas elementares sujeitas à interação eletromagnética.
- A carga elétrica é algo que faz com que o objeto que a possui experimente uma força.
- etc.
Todas essas definições de carga elétrica não nos dizem nada sobre a natureza real dessa carga. Isso é normal porque não se pode compreender a carga elétrica sem entender o conceito de "campo."
O campo também é um conceito abstrato que nosso cérebro não consegue imaginar porque não o precisou durante sua evolução. Além disso, é um conceito quântico que é muito difícil de visualizar. Embora não tenhamos sensores para imaginá-los, os campos são realmente reais.
Como os campos são invisíveis, a melhor imagem é a de limalhas de ferro desenhando linhas curvas ao redor de um ímã. Essas linhas mostram que uma "força" atraente ou repulsiva pode agir à distância dentro de uma porção de espaço chamada "campo."
Campos carregam a energia de tudo o que existe no universo, desde átomos até grandes estruturas galácticas. O magnetismo, a gravitação, a força nuclear, a luz e muitos outros fenômenos físicos são transportados por campos.
Descrição da imagem: conceito de gradientes. Os gradientes são as setas azuis que indicam onde a função aumenta mais no campo (branco = valor baixo, preto = valor alto). crédito: Por ver histórico de arquivos — Trabalho próprio, CC BY-SA 2.5.
Para entender o conceito de carga, não é necessário se aprofundar em explicações extremamente complexas sobre bósons e férmions, elétrons e buracos, partículas virtuais e movimento de cargas.
As cargas elétricas são responsáveis pelas forças eletrostáticas observadas entre os objetos.
O valor de uma carga elementar “e” (ou seja, a menor) corresponde à carga de um próton ou de um elétron com um valor de 1,60217653 × 10^-19 coulombs. Assim, a carga elétrica é uma grandeza escalar transportada pelo campo eletromagnético. No entanto, a matéria comum tende para a neutralidade elétrica.
A carga elétrica interage com o campo eletromagnético da mesma forma que a massa interage com o campo gravitacional.
Essas duas interações (eletromagnética e gravitacional) fazem parte das quatro forças fundamentais da natureza, junto com as interações nucleares forte e fraca.
Em um campo gravitacional, a massa se move ao longo dos gradientes gravitacionais (declives).
Em um campo eletromagnético, a carga se move ao longo dos gradientes eletromagnéticos (potenciais).
Nota: Ao tentar explicar um conceito fundamental ou profundo, você enfrenta um problema de interpretação muitas vezes contrário à nossa intuição. É muito difícil dizer algo preciso na linguagem cotidiana, sabendo que qualquer explicação será incompleta.
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