Exercícios resolvidos sobre carga eléctrica e formas de electrização da 10ª Classe
Parte 1
1. Um átomo neutro possui no seu núcleo 25 protões.
a) Qual é o número de electrões que este átomo possui? Justifique a resposta.
b) Em Coulomb, qual é carga total do núcleo?
Resolução
Dados
- Átomo neutro
- Número de protões no núcleo: 25
- Carga elementar: e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C
a) Qual é o número de electrões que este átomo possui? Justifique a resposta.
Em resumo, um átomo é considerado neutro quando o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas.
- Os protões possuem carga positiva (+).
- Os electrões possuem carga negativa (−).
Para que a carga total do átomo seja zero, o número de electrões deve ser igual ao número de protões.
Número de protões = 25
Número de electrões = 25
O átomo possui 25 electrões, porque sendo neutro, o número de electrões é igual ao número de protões.
b) Em Coulomb, qual é a carga total do núcleo?
O núcleo do átomo é constituído por:
- Protões (carga positiva)
- Neutrões (sem carga eléctrica)
Assim, a carga do núcleo depende apenas do número de protões.
Cada protão possui carga: e = 1,6 × 10−19 C
Como existem 25 protões:
2. Um corpo neutro foi electrizado com uma carga negativa de 32 µC. Então, esse corpo:
A. Recebeu 1,6 ∙ 1019 electrões
B. Recebeu 2 ∙ 1014 electrões
C. Perdeu 2 ∙ 1014 electrões
D. Recebeu 2 ∙ 1014 electrões
Resolução
Dados
- Carga adquirida pelo corpo: Q = −32 μC → Q = −32 × 10−6 C
- Carga de um electrão: e = 1,6 × 10−19 C
Em resumo, um corpo inicialmente neutro possui igual número de protões e electrões.
Quando ele adquire uma carga negativa, significa que recebeu electrões, pois os electrões possuem carga negativa.
Portanto, antes mesmo de calcular, já sabemos que o corpo recebeu electrões e não perdeu.
Cálculo do número de electrões recebidos
Alternativa B.
Leia Sobre: Formas de Electrização
3. Friccionou-se um bastão de vidro, neutro, com um pano de lã também neutro. Em seguida, tocou-se com o bastão de vidro numa esfera metálica (E), neutra e isolada. Indique as afirmações verdadeiras:
A. Durante a fricção do bastão de vidro com o pano de lã, o vidro perdeu electrões para lã e, por isso, electrizou-se negativamente.
B. Durante a fricção do bastão de vidro com a lã, o vidro perdeu electrões para a lã, e por isso, electrizou-se positivamente.
C. Ao ser tocada pelo bastão de vidro electrizado, a esfera A perdeu alguns electrões e, consequentemente, ficou positivamente carregada.
D. Ao ser tocada pelo bastão de vidro electrizado, a esfera A perdeu alguns electrões e, consequentemente, ficou negativamente carregada.
Resolução
Explicação do fenómeno
A princípio, quando um bastão de vidro é atritado (friccionado) com um pano de lã, ocorre transferência de electrões entre os dois materiais.
Neste processo:
- O vidro perde electrões.
- A lã ganha electrões.
Como o vidro perde cargas negativas (electrões), ele fica com excesso de cargas positivas, ou seja, fica electrizado positivamente.
Análise das alternativas
A. Durante a fricção do bastão de vidro com o pano de lã, o vidro perdeu electrões para lã e, por isso, electrizou-se negativamente.
Durante a fricção do bastão de vidro com o pano de lã, o vidro perdeu electrões para a lã e, por isso, electrizou-se negativamente.
❌ Falsa
O vidro realmente perde electrões, mas quem perde electrões fica com excesso de cargas positivas. Portanto, o vidro fica positivamente electrizado.
B. Durante a fricção do bastão de vidro com a lã, o vidro perdeu electrões para a lã, e por isso, electrizou-se positivamente.
Durante a fricção do bastão de vidro com a lã, o vidro perdeu electrões para a lã, e por isso, electrizou-se positivamente.
✅ Verdadeira
Perder electrões significa perder cargas negativas, ficando com carga positiva.
C. Ao ser tocada pelo bastão de vidro electrizado, a esfera A perdeu alguns electrões e, consequentemente, ficou positivamente carregada.
Ao ser tocada pelo bastão de vidro electrizado, a esfera A perdeu alguns electrões e, consequentemente, ficou positivamente carregada.
✅ Verdadeira
O bastão está positivamente carregado (deficiência de electrões). Ao tocar na esfera metálica neutra, ele atrai electrões da esfera.
Consequentemente:
- A esfera perde electrões;
- Fica com excesso de cargas positivas;
- Torna-se positivamente carregada.
D. Ao ser tocada pelo bastão de vidro electrizado, a esfera A perdeu alguns electrões e, consequentemente, ficou negativamente carregada.
Ao ser tocada pelo bastão de vidro electrizado, a esfera A perdeu alguns electrões e, consequentemente, ficou negativamente carregada.
❌ Falsa
Se a esfera perdeu electrões, ela perdeu cargas negativas. Portanto, não pode ficar negativamente carregada; fica positivamente carregada.
As afirmações verdadeiras são: B e C.
4. É possível atrairmos pedacinhos de papel com uma palhinha de plástico de refrigerante, previamente friccionada com um pano de flanela. Explique os fenómenos eléctricos que permitem tal experiência se os pedacinhos de papel estivessem electricamente neutros.
Resolução
Quando a palhinha de plástico é friccionada com um pano de flanela, ocorre o fenómeno de electrização por atrito.
Durante o atrito, há transferência de electrões entre os dois corpos. Geralmente, a palhinha de plástico recebe electrões e fica negativamente electrizada, enquanto a flanela perde electrões e fica positivamente electrizada.
Os pedacinhos de papel estão inicialmente electricamente neutros, ou seja, possuem igual quantidade de cargas positivas e negativas.
Ao aproximar a palhinha electrizada dos papéis, ocorre o fenómeno de indução electrostática (polarização). As cargas do papel reorganizam-se:
- As cargas positivas do papel ficam mais próximas da palhinha.
- As cargas negativas ficam mais afastadas.
Como as cargas de sinal oposto estão mais próximas da palhinha do que as cargas de mesmo sinal, a força de atracção é maior que a força de repulsão.
Por isso, os pedacinhos de papel são atraídos pela palhinha, mesmo sendo electricamente neutros.
Resposta
A atracção dos pedacinhos de papel ocorre porque a palhinha é electrizada por atrito com a flanela. Ao ser aproximada dos papéis neutros, provoca uma redistribuição das cargas no seu interior (indução electrostática), fazendo com que a região do papel mais próxima da palhinha fique com carga efectiva oposta. Dessa forma, surge uma força de atracção que faz os pedacinhos de papel moverem-se em direcção à palhinha.
Veja também: Exercícios resolvidos sobre carga eléctrica e formas de electrização da 10ª Classe: Parte 2