ELETRIZAÇÃO

JOÃO VICENTE

1 - CONCEITO DE CARGA ELÉTRICACarga elétrica é o nome que se dá a certas propriedades apresentadas por um corpo ou uma partícula. Quando dizemos que dois corpos apresentam cargas de sinais contrários, estamos dizendo que , nas mesmas condições, apresentam propriedades contrárias.

AAAAAA A A A A

BBBBBBBB

A e B, nas mesmas condições, apresentaram propriedades contrárias. A e B apresentam cargas de sinais contrários.

Um átomo é constituído de prótons, elétrons e neutrons. Os prótons e neutros constituem o núcleo atômico. Os elétrons giram em torno do núcleo:

Colocar um avi sobre átomos que existe na minha pasta.

Os prótons e elétrons apresentam cargas de sinais contrários e o neutron não possui carga. Convencionou-se que o próton apresenta carga positiva e o elétron apresenta carga negativa. Essas cargas apresentam o mesmo valor. Como num átomo, em estado normal, o número de elétrons é igual ao número de neutrons, o átomo em estado normal não manifesta propriedades elétricas. Ele é neutro. A menor quantidade de carga que existe na natureza é chamada de carga elementar(e) e tem um módulo igual à carga do próton ou do elétron:

e = 1,6 x 10-19 C , onde a unidade de medida C é o Coulomb

2 - PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA:

A) Princípio da atração-repulsão: Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem:

+ +F F F

++F F

++F F

++F F

++F

+-F F

-F

+F

-F

+F

-F

+F

-F

+F

B) Princípio da Conservação de Carga Elétrica: Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas elétricas é constante.

Chamemos de Q a quantidade de um corpo:

QAQBQA

QBQAQBQA

QBQAQB

TROCA DE CARGAS

Q’A Q’

BQ’A Q’

BQ’A Q’

BQ’A Q’

BQ’A Q’

B

QA + QB = Q’A + Q’B

Q ANTES = Q DEPOIS

lãlãlãlã

3 - ELETRIZAÇÀO POR ATRITO

Quando dois corpos neutros, de materiais diferentes, são atritados, ocorre uma transferência de elétrons de um corpo para outro. Um corpo eletriza-se positivamente e o outro negativamente com quantidades de cargas iguais em valores absolutos:

ebonite

lãlãlãlã lã

ebonite

Fluxo de elétrons

lã+

ebonite

-Ebonite eletrizada negativamente

Lã eletrizada positivamente

4 - CONDUTORES E ISOLANTESeb

onite

-eb

onite

-eb

onite

-eb

onite

-

A ESFERA METÁLICA É REPELIDA PORQUE ADQUIRE CARGA DO MESMO SINAL DO BASTÃO.

METAL

ebon

ite

- O METAL PERMITIU QUE CARGAS CHEGASSEM ATÉ A ESFERA

PLÁSTICO

ebon

ite-

ebon

ite-

ebon

ite-

O PLÁSTICO NÀO PERMITIU QUE AS CARGAS CHEGASSEM ATÉ A ESFERA METÁLICA

O METAL É CONDUTOR POIS PERMITE A MOVIMENTAÇÀO DE CARGAS ATRAVÉS DELE. O PLÁSTICO É ISOLANTE (OU DIELÉTRICO) POIS NÃO PERMITE A MOVIMENTAÇÀO DE CARGAS ATRAVÉS DELE.

O METAL É UM CONDUTOR POQUE POSSUI ELÉTRONS LIVRES EM SUA ESTRUTURA:

Num sólido, quando há movimentação de cargas, a movimentação será de cargas negativas.

5 - ELETRIZAÇÃO POR CONTATO

QUANDO UM CONDUTOR ELETRIZADO É COLOCADO EM CONTATO COM UMOUTRO CONDUTOR NEUTRO, NO EQUILÍBRIO OS CONDUTORES APRESENTAM CARGAS DE MESMO SINAL: {CONTATO{ ANTES

+

++

++

+

++

++ eeeeeee

Fluxo de elétrons

+

+

+

{ DEPOIS

++

{ ANTES

-

--

--

{CONTATO

-

--

-- e

Fluxo de elétrons

ee e eee

-

-

-{ DEPOIS

--

No caso particular em que os dois condutores apresentarem o mesmo tamanho e o mesmo formato, após o contato, eles apresentarão também cargas de mesmo valor.

6 - ELETRIZAÇÀO POR INDUÇÃOAo aproximarmos um corpo carregado (indutor) de um condutor neutro (induzido), haverá uma separação de cargas no condutor neutro:

+ + +- + - + - + - +

+ - + - + - + -

- + - + - + - +

Condutor

neutroe

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

+ + + +

+ + + +

+ + + +

+

+

+

Observe que apenas elétrons se movimentam. A extremidade mais próxima do corpo carregado apresentará excesso de elétrons. A extremidade mais afasta do corpo carregado apresentará excesso de prótons. Essa separação de carga é chamada de indução.

Mantendo-se o corpo carrega próximo do condutor neutro, iremos ligar a extremidade mais afastado do condutor neutro à Terra. Ela irá ceder elétrons ao condutor neutro até que essa extremidade se neutralize:

e

e

e

+

+

+

Fio - Terra

eeeeeeeeeeee

e

e

e

Se afastarmos o corpo carregado, o excesso de cargas negativas irá se espalhar por todo condutor, que agora apresentará um excesso de carga negativa.

e

e

e

e

e

e

+ + +

Na eletrização por indução, sempre o induzido irá se carregar com carga de sinal contrária à do indutor. Se aproximarmos um corpo negativamente carregado de um condutor neutro, no final do processo de indução o condutor neutro estará positivamente carregada.

Suponha que um isolante seja constituído de moléculas polares( centro de cargas positivas não coincide com o centro de cargas negativas:

+

-

+ -

+-

+

-

+-

+ -

As moléculas estão distribuídas ao acaso.

Vamos aproximar do isolante um corpo positivamente carregado:

+

-

+ -+-

+

-

+-

+ -

+ + +

+-

+-

+-

+- +-

+-

A extremidade mais próxima do corpo ficará negativamente carregada e a mais afastada do corpo carregado, ficará positivamente carregada. Esse fenômeno é chamado de polarização.

Devemos notar que a carga total do dielétrico é nula, a polarização faz aparecer cargas de sinais contrários nas extremidades do isolante, semelhante ao que ocorre na indução de um condutor.

- + - + - + - +

+ - + - + - + -

- + - + - + - +

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

+ + + +

+ + + +

+ + + +

+

+

+

Condutor

neutro

Vamos aproximar um corpo carregado de um condutor neutro:

+ + +Fatraçào

Frepulsão

Quanto menor a distância entre cargas, maior o valor da força de interação elétrica. Assim, a força de atração será maior que a de repulsão.

UM CONDUTOR NEUTRO É ATRAÍDO POR UMCORPO CARREGADO.

+

-

+ -+-

+

-

+-

+ -

+ +

+-

+-

+-

+- +-

+-

isolante

Frepulsão

Fatraçào

Vamos aproximar um corpo carregado de um isolante:

UM ISOLANTE É ATRAÍDO POR UM CORPO CARREGADO.

7 - ELETROSCÓPIOS.É um dispositivo que nos permite determinar se um corpo está carregado ou não.

A) Pêndulo Elétrico: é constituído por uma bolinha de isopor recoberta por papel metálico, suspensa por um fio isolante:

Corpo neutro

Quando um corpo neutro é aproximado de um pêndulo elétrico, o pêndulo não é atraído.

- - -e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

+

+

+

e

e

e

+

+

+ - - -- - -- - -- - -- - -

Quando um corpo carregado for aproximado de um pêndulo elétrico, o pêndulo será atraído

e

e

e

+

+

+

e

e

e

+

+

+

e

e

e

+

+

+

B) Eletroscópio de Folhas: É constituído por uma bola metálica presa a uma haste condutora. Na extremidade desta haste existe duas folhas metálicas que pode se abrir e fechar livremente:

Quando um corpo neutro é aproximado de um eletroscópio de folhas, as folhas não se abrem.

e e e e e e ee e e e e e ee e e e e e ee e e e e e ee e e e e e ee e e e e e ee e e e e e eeeeeeeeeeeeeeeee e

e ee ee ee ee ee ee ee e

e

e

e

e

e

e

e

e

e ee ee ee ee ee ee ee ee e

Se fosse aproximado um corpo positivamente carregado elétrons das folhas seriam atraídos para a esfera. As folhas iriam se carregar positivamente. Com isso as folhas iriam se repelir e se abririam.

Quando um corpo carregado é aproximado de um eletroscópio de folhas, as folhas se abrem.

8 - Lei de Coulomb: é a lei que nos permite determinar a força de interação elétrica entre cargas puntuais (corpos carregados de tamanho desprezível) :

+Q1 +Q2

d

F F

F = K . Q1 . Q2

d2 {Q1 e Q2 = valor das cargas

d = distância entre as carga

K = constante que depende do meio onde as cargas estão.

No sistema Internacional de unidades , a unidade de carga elétrica é 1 Coulomb (1C) . Uma carga de 1 C corresponde a 6,25 x 1018 elétrons em excesso ( se a carga do corpo for negativa) ou em falta ( se a carga do corpo for positiva).

Como a carga de 1C é muito grande, usamos muito submúltiplos do Coulomb:

1 milicoulomb = 1 mC = 10 -3 C

1 microcoulomb = 1C = 10 -6 C

No Sistema Internacional de unidades a força será dada em Newtons e a distância em metros. A constante K terá um valor de 9,0 x 109 N.m2/ C2 para cargas colocadas no ar ou no vácuo.