Eletrização

É dado o nome de Eletrização a todo processo utilizado para transferir cargas elétricas entre dois ou mais corpos, sendo um fenômeno muito comum que acontece a todo instante na natureza.

Nota: conforme vimos na aula anterior, nos corpos sólidos, a transferência de carga elétrica de um corpo para outro é realizada sempre pelos elétrons.

Você já levou um choque ao abrir a porta de um carro que estava em movimento e acabou de estacionar, principalmente em um dia muito seco? Ou, num dia frio, ao tirar uma blusa de lã que você usou o dia todo, já ouviu uns estalos?

Pois bem, os dois exemplos fazem parte de um dos processos de eletrização que iremos ver a seguir.

São três tipos de processos de eletrização que ocorrem normalmente na natureza: eletrização por atrito, por contato e por indução.

Antes de iniciarmos os estudos sobre os processos de eletrização, vamos enunciar um princípio que é fundamental na eletricidade, o qual é conhecido como Princípio da Atração e Repulsão:

“Cargas elétricas com mesmo sinal se repelem e com sinais opostos se atraem.”

Obs.: num corpo eletricamente neutro, o número de cargas elétricas positivas é igual ao de cargas negativas e como consequência:

“Todo corpo eletricamente neutro é atraído tanto por cargas positivas quanto por negativas.”

​A – Eletrização por Atrito

Você, quando criança, já brincou de esfregar (atritar) a tampa da caneta em seus cabelos e depois atrair pedacinhos de papel?

Ou ainda, depois de atritar a tampa da caneta, aproximou-a de um fio d´água que escorre de uma torneira e observou que o mesmo sofre um desvio?

Nota do Autor: “Tenho certeza que a partir de agora quando você despejar os 5 kg de arroz contidos em um saco plástico e verificar que no fundo sobrarão alguns grãos que insistirão em não cair, certamente irá se lembrar dessa aula”.

“Quando atritamos entre si dois corpos isolados, há uma troca de elétrons entre os mesmos, sendo que o corpo que ganha elétrons fica carregado negativamente e o que perde elétrons positivamente.”

No experimento a seguir temos uma placa de vidro e um lenço de seda, ambos inicialmente neutros, ou seja, sem cargas elétricas líquidas.

Empiricamente é possível construir tabelas onde se tenha substâncias que durante o atrito ficam carregadas positivamente e outras que ficam carregadas negativamente.

Obs.: No nosso exemplo o vidro está mais no topo da tabela em relação à seda, ou seja, o vidro ficou carregado positivamente e a seda negativamente.

Nota: no processo de eletrização por atrito os dois corpos ficam carregados com cargas elétricas de sinais opostos, ou seja, um fica com carga positiva e o outro com carga negativa.

B – Eletrização por Contato

Vamos considerar dois corpos isolados sendo que inicialmente um tenha carga elétrica neutra (corpo A) e o outro esteja carregado, por exemplo, com cargas elétricas negativas (corpo B).

Ao colocarmos o corpo A em contato com B, num sistema isolado, haverá uma transferência de elétrons do corpo A para o B até que haja um equilíbrio eletrostático.​

Após atingir o equilíbrio eletrostático, ao separarmos os dois corpos, iremos verificar que tanto o corpo A quanto o B ficarão carregados com cargas negativas.

Nota: no processo de eletrização por contato os dois corpos ficam carregados com cargas elétricas de mesmo sinal, ou seja, os dois ficam com carga positiva ou os dois ficam com carga negativa.

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Exercícios Resolvidos

01 – (FisMática) Um estudante realiza uma experiência de eletrostática atritando um pedaço de lã numa haste de polipropileno. Considerando como um sistema isolado, qual será o sinal das cargas adquiridas por cada componente da experiência?

Resolução:

Quando atritamos dois corpos, um perde elétrons (ficando carregado positivamente), enquanto que o outro ganha elétrons (ficando carregado negativamente).

Para sabermos os sinais das cargas de cada corpo, vamos observar a posição dos componentes na tabela triboelétrica dada na teoria.

• como a posição da lã é mais próxima da parte positiva, ela ficará com carga positiva;

• como a posição do polipropileno é mais próxima da parte negativa, ele ficará com carga negativa.

02 – (FisMática) Um corpo A com carga elétrica de 12 μC é posto em contato com um corpo B neutro. Depois de atingir o equilíbrio eletrostático, os corpos são afastados e o corpo A é posto em contato com um corpo C com carga elétrica de – 12 μC, sendo atingido novamente o equilíbrio eletrostático.

Considerando que os três corpos sejam idênticos e que o sistema esteja isolado, determine o valor e sinal da carga final de cada corpo.

Resolução:

Contato entre os corpos A e B

Como os corpos são idênticos, após o equilíbrio eletrostático os dois corpos ficaram com a mesma carga (Q). Utilizando o princípio da conservação das cargas:

( Q_A + Q_B )_inicial = ( Q_A + Q_B )_final  =>  12 μC  + 0 μC  =  Q + Q

2.Q = 12 μC  =>  Q = Q_A = Q_B = 6 μC

Contato entre os corpos A (após contato com B) e C

Novamente:

( Q_A + Q_C )_inicial = ( Q_A + Q_C )_final  =>  6 μC  + (-12) μC  =  Q + Q

2.Q = – 6 μC  =>  Q = Q_A = Q_C = – 3 μC

Resposta:   Q_A = – 3 μC      Q_B = 6 μC       Q_C = – 3 μC

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Exercícios Propostos

01 – (UEL-PR) Dois corpos, A e B, de materiais diferentes, inicialmente neutros, são atritados entre si, isolados de outros corpos. Após o atrito,

a) ambos ficam eletrizados negativamente.

b) ambos ficam eletrizados positivamente.

c) um fica eletrizado negativamente e o outro continua neutro.

d) um fica eletrizado positivamente e o outro continua neutro.

e) um fica eletrizado positivamente e o outro, negativamente.

02 – (UEL-PR) É conhecido que “cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem”. Dispõe-se de quatro pequenas esferas metálicas A, B, C e D. Verifica-se que A repele B, que A atrai C, que C repele D e que D está carregada positivamente. Pode-se concluir corretamente que:

a) C está carregada negativamente.

b) A e C têm cargas de mesmo sinal.

c) A e B estão carregadas positivamente.

d) B tem carga negativa.

e) A e D se repelem.

03 – (MACK-SP) Considere as afirmações abaixo:

I. Um corpo, ao ser eletrizado, ganha ou perde elétrons.

II. É possível eletrizar uma barra metálica por atrito, segurando-a com a mão, pois o corpo humano é de material semicondutor.

III. Estando inicialmente neutros, atrita-se um bastão de plástico com lã e, consequentemente, esses dois corpos adquirem cargas elétricas de mesmo valor e naturezas (sinais) opostas.

Assinale:

a) se somente I está correta.

b) se somente II está correta.

c) se somente III está correta.

d) se II e III estão corretas.

e) se I e III estão corretas.

04 – (UFMT – MG) Da palavra grega elektron derivam os termos eletrização e eletricidade, entre outros. Analise as afirmativas sobre alguns conceitos da eletrostática.

I. A carga elétrica de um sistema eletricamente isolado é constante, isto é, conserva-se.

II. Um objeto neutro, ao perder elétrons, fica eletrizado positivamente;

III. Ao se eletrizar um corpo neutro, por contato, este fica com carga de sinal contrário à daquele que o eletrizou.

É correto o contido em:

a) I apenas.

b) I e II, apenas.

c) I e III, apenas.

d) II e III, apenas.

e) I, II e III.

05 – (UFSCar-SP) Atritando vidro com lã, o vidro se eletriza com carga positiva e a lã com carga negativa. Atritando algodão com enxofre, o algodão adquire carga positiva e o enxofre, negativa. Porém, se o algodão for atritado com lã, o algodão adquire carga negativa e a lã, positiva. Quando atritado com algodão e quando atritado com enxofre, o vidro adquire, respectivamente, carga elétrica:

a) positiva e positiva.

b) positiva e negativa.

c) negativa e positiva.

d) negativa e negativa.

e) negativa e nula.

06 – (FisMática) Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado negativamente, ou seja, com excesso de elétrons, pode-se afirmar que:

a) Ele permanece neutro;

b) Adquire carga positiva;

c) Adquire carga negativa;

e) Não adquire carga elétrica;

d) Neutraliza eletricamente o outro corpo.

07 – (FUVEST) Duas pequenas esferas metálicas idênticas, inicialmente neutras, encontram-se suspensas por fios inextensíveis e isolantes.

Um jato de ar perpendicular ao plano da figura é lançado durante certo intervalo de tempo sobre as esferas.

Observa-se então que ambas as esferas estão fortemente eletrizadas. Quando o sistema alcança novamente o equilíbrio estático, podemos afirmar que as tensões nos fios:

a) aumentaram e as esferas se atraem;

b) diminuíram e as esferas se repelem;

c) aumentaram e as esferas se repelem;

d) diminuíram e as esferas se atraem;

e) não sofreram alterações.

08 – (UFMG) Um isolante elétrico:

a) não pode ser carregado eletricamente;

b) não contém elétrons;

c) tem de estar no estado sólido;

d) tem, necessariamente, resistência elétrica pequena;

e) não pode ser metálico.

09 – (FUND. CARLOS CHAGAS) Um bastão de vidro é atritado em certo tipo de tecido. O bastão, a seguir, é encostado num eletroscópio previamente descarregado, de forma que as folhas do mesmo sofrem uma pequena deflexão. Atrita-se a seguir o bastão novamente com o mesmo tecido, aproximando-o do mesmo eletroscópio, evitando o contato entre ambos. As folhas do eletroscópio deverão:

a) manter-se com a mesma deflexão, independente da polaridade da carga do bastão;

b) abrir-se mais, somente se a carga do bastão for negativa;

c) abrir-se mais, independentemente da polaridade da carga do bastão;

d) abrir-se mais, somente se a carga do bastão for positiva;

e) fechar-se mais ou abrir-se mais, dependendo da polaridade da carga do bastão.

10 – (UNIRIO-RJ) Três esferas idênticas, muito leves, estão penduradas por fios perfeitamente isolantes, num ambiente seco, conforme mostra a figura abaixo. Num determinado instante, a esfera A (Q_A = 20 μC) toca a esfera B (Q_B = -2 μC); após alguns instantes, afasta-se e toca na esfera C (Q_C = -6 μC), retornando à posição inicial. Após contatos descritos, as cargas das esferas A, B e C são, respectivamente, iguais a (em μC).

a) Q_A= 1,5     Q_B = 9,0     Q_C = 1,5

b) Q_A= 1,5     Q_B = 11,0    Q_C = 9,0

c) Q_A= 2,0    Q_B = -2,0    Q_C = -6,0

d) Q_A= 9,0    Q_B = 9,0      Q_C = 9,0

e) Q_A = 9,0    Q_B = 9,0      Q_C = 1,5

Gabarito

Ex. 01 – alternativa e.

Ex. 02 – alternativa d.

Ex. 03 – alternativa e.

Ex. 04 – alternativa b.

Ex. 05 – alternativa a.

Ex. 06 – alternativa c.

Ex. 07 – alternativa c.

Ex. 08 – alternativa e.

Ex. 09 – alternativa c.

Ex. 10 – alternativa a.