F3_Aula 02 – Eletrização: Atrito e Contato
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.
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.
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:
( QA + QB )inicial = ( QA + QB )final => 12 μC + 0 μC = Q + Q
2.Q = 12 μC => Q = QA = QB = 6 μC
Contato entre os corpos A (após contato com B) e C
Novamente:
( QA + QC )inicial = ( QA + QC )final => 6 μC + (-12) μC = Q + Q
2.Q = – 6 μC => Q = QA = QC = – 3 μC
Resposta: QA = – 3 μC QB = 6 μC QC = – 3 μC