Processos
de Eletrização Os processos de eletrização são métodos onde um corpo
deixa de ser eletricamente neutro e passa a estar carregado positivamente ou
negativamente. Os corpos são formados por átomos e estes são constituídos por
elétrons, prótons e nêutrons, que são as principais partículas elementares. No interior do átomo, chamado de núcleo, ficam os nêutrons e prótons.
Os elétrons ficam girando ao redor do núcleo. Essas partículas apresentam uma propriedade física chamada carga
elétrica. Esta propriedade está relacionada ao fato de ocorrer uma força
de atração ou de repulsão entre elas. Os elétrons e os prótons são atraídos entre si. Os nêutrons não são
nem repelidos nem atraídos por prótons ou elétrons. Entretanto, se aproximarmos dois prótons ocorrerá uma força de
repulsão e que o mesmo ocorrerá quando aproximamos dois elétrons. Como os elétrons e os prótons se atraem, dizemos que possuem efeitos
elétricos contrários. Desta forma, definiu-se que a carga elétrica dos
prótons é positiva e a dos elétrons é negativa. Os nêutrons por não apresentarem efeitos elétricos, não possuem
cargas. Dizemos que um corpo é neutro quando o número de prótons (carga
positiva) é igual ao número de elétrons (carga negativa). Quando um
corpo recebe ou perde elétrons ele se torna eletrizado. Quando aproximamos dois corpos eletrizados com cargas de sinais
contrários, observamos que ocorre uma força de atração. Já quando os corpos
possuem cargas de sinais iguais, eles se repelem. Note que a eletrização ocorre pela mudança no número de elétrons e não
de prótons. Como estes estão localizados no núcleo dos átomos, por processos
de eletrização, não é possível mudar este número. Tipos de Eletrização Existem três tipos de eletrização: por atrito, por contato e por
indução. Eletrização por Atrito Os elétrons estão localizados na eletrosfera, que é a parte
externa do núcleo e são mantidos girando ao seu redor por forças eletrostáticas.
Contudo, esta força vai diminuindo com a distância. Desta forma, os elétrons mais exteriores da eletrosfera são mais
facilmente retirados de sua órbita. Quando esfregamos dois corpos, alguns
desses elétrons migram de um corpo para o outro. O corpo que recebeu
esses elétrons ficará carregado negativamente, por sua vez, o que perdeu
elétrons ficará carregado positivamente. Portanto, fica carregado
positivamente quem perdeu elétrons e não quem ganhou prótons. Receber ou perder elétrons depende da substância de que é constituído
o corpo. Esse fenômeno é chamado de triboelétrico e
através de experimentos em laboratório são elaborada
séries triboelétricas. Nesta tabela, os elementos são ordenados de tal modo que adquirem
cargas positivas, quando atritadas por um que o segue, e com cargas
negativas, quando atritadas por um que o precede na tabela. Eletrização por Contato Este tipo de eletrização ocorre quando um corpo condutor está carregado
e entra em contato com um outro corpo. Parte da carga irá ser transferida
para o outro corpo. Neste processo, os corpos envolvidos ficam carregados com cargas de
mesmo sinal e a carga do corpo que estava inicialmente eletrizado diminui. Quando os corpos envolvidos na eletrização são condutores de mesmas
dimensões e mesma forma, após o contato, terão cargas de mesmo valor. Na figura abaixo, vemos que a menina ao encostar em uma esfera
condutora eletrizada, também ficou carregada com cargas de mesmo sinal da
esfera. Prova disto, é observar que seu cabelo está "arrepiado".
Como neste tipo de eletrização as cargas possuem mesmo sinal, os fios passam
a se repelirem. A
menina também ficou eletrizada ao encostar na esfera condutora eletrizada Exemplo Uma esfera metálica carregada com carga positiva de módulo igual a 6Q
é colocada em contato com uma outra esfera neutra, idêntica a primeira. Após
o contato, as esferas são novamente separadas. Qual a carga final de cada uma
das esferas? Solução Ao serem colocadas em contato, parte da carga da primeira esfera será
transferida para a segunda esfera, como as esferas são idênticas, cada uma ficará
com metade das cargas, ou seja: Assim, cada esfera ficará carregada com carga positiva e igual a 3Q. Eletrização por Indução A eletrização por indução pode ocorrer sem contato entre os corpos.
Quando um corpo eletrizado (indutor) é aproximado de um condutor (induzido),
inicialmente neutro, induz neste uma distribuição de cargas. O condutor
permanecerá neutro, entretanto, a região do condutor mais próxima do indutor
ficará com excesso de cargas de sinal contrário do corpo eletrizado. No esquema abaixo, mostramos uma forma de eletrizar duas esferas
condutoras, inicialmente neutras, usando a indução. Ao aproximar um bastão eletrizado positivamente, os elétrons do
conjunto, serão atraídos para a extremidade mais próxima ao bastão. Mantendo ainda o bastão na mesma posição, separamos as esferas. Assim,
a esfera mais próxima do bastão ficará com excesso de cargas negativas,
enquanto a outra esfera ficará com falta de elétrons, ou seja, carregada
positivamente. Poderíamos ainda, fazer o mesmo processo para eletrizar uma única
esfera. Neste caso, seria necessário fazer uma conexão com a Terra
(aterramento), para que o condutor ficasse carregado com carga oposta do
bastão. Condutores e isolantes Quanto à mobilidade das cargas elétricas, os materiais podem ser condutores
ou isolantes. Os materiais que ao serem eletrizados as cargas se espalham
imediatamente por toda a sua extensão, são chamados de condutores elétricos,
sendo um exemplo os metais. Outros materiais, ao contrário, conservam o excesso de carga nas
regiões onde elas surgiram, neste caso, são chamados de isolantes ou
dielétricos. A madeira e o plástico são exemplos de materiais isolantes. O ar seco
também é um bom isolante elétrico, entretanto, aumenta a sua condutividade
elétrica quando está úmido. Tanto na eletrização por contato quanto na eletrização por indução é
necessário que os corpos envolvidos sejam condutores. Como em ambos os tipos de eletrização há necessidade que as cargas tenham mobilidade, nos corpos isolantes,
isto não é possível. Portanto, a eletrização dos materiais isolantes só
ocorre por atrito. Exercícios Resolvidos 1) PUC/RJ - 2015 Dois bastões metálicos idênticos estão carregados com a carga de 9,0 μC. Eles são colocados em contato com um terceiro
bastão, também idêntico aos outros dois, mas cuja carga líquida é zero. Após
o contato entre eles ser estabelecido, afastam-se os três bastões. Qual é a
carga líquida resultante, em μC, no terceiro
bastão? a) 3,0 Resposta Como os bastões são idênticos, para
encontrar a carga que cada um após o contato, vamos somar todos as cargas e
dividir por 3. Assim, temos: Alternativa c: 6,0 2) UFRGS - 2015 Em uma aula de Física, foram utilizadas duas esferas metálicas idênticas,
X e Y: X está suspensa por um fio isolante na forma de um pêndulo e Y fixa
sobre um suporte isolante, conforme representado na figura abaixo. As esferas
encontram-se inicialmente afastadas, estando X positivamente carregada e Y
eletricamente neutra. Considere a descrição, abaixo, de dois procedimentos simples para
demonstrar possíveis processos de eletrização e, em seguida, assinale a
alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados, na ordem em
que aparecem. I - A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Nesse caso,
verifica-se experimentalmente que a esfera X é ........ pela esfera Y. a) atraída – eletricamente neutra Resposta Na situação I ,
como as esferas não se tocam, então as cargas negativas da esfera Y ficam
distribuídas mais próximas da esfera X, ocorrendo então atração. Na situação II, ao ligar a esfera Y
com um fio condutor, elétrons da Terra são atraídos pela esfera X, tornando a
esfera Y carregada negativamente. Alternativa c: atraída – negativamente carregada |