Um pente de plástico passado em cabelos secos pode atrair pequenos pedaços de papel. Um balão esfregado em um suéter pode grudar na parede. Duas tiras de fita adesiva, ao serem separadas, podem se atrair ou se repelir. Não se trata de materiais especiais realizando truques especiais. São objetos comuns cujo estado elétrico foi alterado, e essa mudança se manifesta como uma força que atua sem contato físico.
O nome dado a esse estado elétrico é carga elétrica. A carga não é uma cor nem uma textura; é uma propriedade da matéria que determina como ela participa de interações elétricas. Duas observações fundamentais devem ser feitas antes de qualquer equação: objetos podem se atrair ou se repelir mesmo sem se tocar, e existem dois tipos de carga, comumente denominados positiva e negativa. Cargas de mesmo sinal se repelem, enquanto cargas de sinais opostos se atraem.
Um mecanismo comum na eletrostática do dia a dia é a polarização. Um objeto neutro ainda pode ser atraído porque as cargas em seu interior podem sofrer um leve deslocamento. Um lado torna-se mais negativo e o outro mais positivo; assim, a força de atração exercida sobre o lado mais próximo pode ser mais intensa do que a força de repulsão sentida pelo lado mais distante. Embora o objeto permaneça neutro no geral, ele pode ser atraído.
Utilize a imagem a seguir para relacionar cada situação cotidiana aos conceitos de carga positiva e negativa e à polarização em um objeto neutro próximo.
A repulsão é importante porque descarta uma explicação simples baseada apenas em aderência. Se dois objetos conseguem se afastar um do outro, algo que envolve direção está acontecendo. A força pode apontar em um sentido ou no sentido oposto, dependendo dos tipos de carga envolvidos.
A carga elétrica mede a intensidade com que um objeto participa da atração e repulsão elétricas. O símbolo para carga é . A carga pode ser positiva ou negativa. O sinal não indica algo bom ou ruim; é apenas uma forma de distinguir dois tipos complementares que interagem de maneiras opostas.
A unidade de carga no SI é o coulomb, representado pelo símbolo . Uma carga de maior magnitude — ou seja, um valor maior de — produz efeitos elétricos mais intensos, mantendo-se constantes as demais condições. Um objeto neutro possui carga total , pois suas cargas positivas e negativas se equilibram.
A carga também se conserva. A conservação da carga significa que a carga total de um sistema isolado não muda. A carga pode passar de um objeto para outro, mas não é criada do nada nem destruída em situações eletrostáticas comuns. Ao esfregar um balão no cabelo, o balão não gera carga; ocorre uma transferência de cargas. Um objeto ganha carga negativa enquanto o outro fica com uma quantidade igual de carga positiva, de modo que o total permanece inalterado.
Uma maneira útil de expressar isso sem recorrer à matemática é dizer que o balanço das cargas sempre fecha. Se somarmos as cargas de todos os objetos envolvidos antes e depois de uma interação, o resultado permanece o mesmo, desde que nenhum material carregado entre ou saia do sistema.
Uma força é uma interação capaz de alterar o movimento de um objeto; ou seja, ela pode acelerá-lo, desacelerá-lo ou mudar sua direção. O símbolo para força é . A unidade no SI é o newton, representado pelo símbolo . Podemos perceber forças como empurrões ou trações, mas, na física, uma força sempre possui direção, além de intensidade.
Na eletrostática, a força entre objetos carregados pode ser de atração ou de repulsão. Isso significa que a direção é importante, mesmo ao longo de uma linha reta. Escolha uma linha e defina um sentido positivo ao longo dela. Uma força que aponte nesse sentido escolhido é considerada positiva, enquanto uma força que aponte no sentido oposto é negativa. O sinal não indica se a força é mais fraca ou mais forte; ele apenas indica a direção em relação à escolha feita.
A próxima atividade interativa permite praticar a ideia de força como uma grandeza direcional, utilizando uma convenção de sinais simples ao longo de uma linha.