Formas de Electrização
Antes porém, de começar uma abordagem sobre a electrização, quero simplesmente lhe fazer perceber algo, que também abordei quando falamos sobre a introdução da electroestática. Mas como ia dizendo, vale falar mais uma vez, para que fixe definitivamente esse conceito fundamental bastante importante.
Um corpo está electricamente carregado, quando a carga que o corpo possui é diferente de 0, ou seja, Q ≠ 0, é aquele corpo que tem:
- O número de electrões maior que o número de protões (carga negativa, Q <0), nesse caso dizemos que o corpo esta carregado negativamente, ou ainda (e– > p+).
- O corpo que tem o número de protões maior que o número de electrões (carga positiva, Q > 0), nesse caso podemos assumir que o corpo esta carregado positivamente, ou ainda (e– < p+).
- Aquele corpo que não tem carga eléctrica (Q = 0) é define-se como electricamente neutro, isto é, o número de protões é igual ao número de electrões, (e– = p+).
Pelo facto dos protões situarem-se no núcleo do átomo, eles estão praticamente presos, impossibilidades de mudar de órbitra (movimentar) devido a força nuclear existente, e os electrões por estarem na Electrosfera, estão mais livre se movimentar, consequentemente, podemos afirmar que apenas os electrões estão em movimento, quando a perca de electrões (défice), o corpo fica carregado positivamente e quando a ganho (excesso), o corpo fica carregado negativamente.
Então, se um corpo neutro foi electrizado positivamente, isso significa que ele perdeu electrões.
Por outro lado, se o corpo era neutro e foi electrizado negativamente, isso significa que este ganhou
electrões.
Num corpo, perde ou ganha electrões, mas o número de protões nunca vai mudar, será sempre o mesmo.
Contudo, depois dessa breve explicação, já podemos abordar a respeito de formas de electrização.
Electrizar um corpo significa torná-lo portador de carga eléctrica, pode ser positiva ou negativa, e a quem diz que electrização é o processo de carregar o corpo com um determinado tipo de carga.
Formas de Electrização
As maneiras mais comuns de se fazer isso são: atrito, contacto ou indução.
a) Electrização por atrito (fricção)
Quando dois corpos são atritados, os electrões podem transferir-se de um corpo para outro, esses corpos podem perder (ceder) ou ganhar (absorver) electrões. O corpo que perde electrões fica electrizado positivamente, e o corpo que ganha electrões fica electrizado negativamente.
Conclusão: No processo de electrização por atrito, os corpos ficam electrizados com cargas de
sinais opostos (contrários).
Figura 1: Processo de electrização por atrito entre vidro e lã.
c) Electrização por contacto
Quando um corpo carregado coloca-se em contacto com outro corpo neutro, uma parte da carga do primeiro (que se encontra carregado) transfere-se para o segundo (que encontra-se no estado neutro), tornando-o também electrizado. O primeiro corpo continua electrizado, mas com uma carga menor.
Conclusão: Ao fim do processo, ambos os corpos ficam com carga do mesmo sinal.
Figura 2:Processo de electrização por contacto a partir de corpo carregado negativamente.
Figura 3: Processo de electrização por contacto a partir de corpo carregado positivamente.
Pelo facto da electrização por contacto as cargas no final terem o mesmo sinal, é possível calcular a carga final de dois ou mais corpos electrizados por contacto, pela seguinte fórmula:
Onde:
Qfinal – é o valor que cada corpo terá no final da electrização;
Qi – são as cargas que estão em contacto uma com a outra;
n – é o número total de cargas.
c) Electrização por indução (influência)
Essa forma de electrização é a única que pode ocorrer sem que o corpo precise entrar em contacto com outro. Quando uma carga é colocada próximo de um condutor (sem tocá-lo), induz cargas no mesmo sinal. Por exemplo, se a carga é um bastão com carga positiva, a parte do condutor mais próximo do bastão ficará com carga negativa, enquanto a parte mais distante ficará positivamente carregada (de modo que o condutor como um todo continue neutro).
Figura 4: Bastão carregado induzindo cargas sobre um condutor.
Se, em seguida, o condutor esférico da figura 4 for conectado a outro condutor, conforme ilustrado na figura 5, haverá uma migração (saídas) de cargas negativas (electrões) do segundo condutor (condutor B) para o primeiro (condutor A).
Se o bastão for afastado, os condutores voltam a ficar neutros. Entretanto, se a conexão entre eles for cortada antes disso, as cargas não podem mais se transferir de um para outro: o primeiro adquiriu uma carga negativa permanente, o segundo uma carga positiva permanente.
Figura 5: Procedimento para electrizar um condutor por indução.
Na prática, o segundo condutor pode ser substituído por uma conexão com a terra (aterramento), que pode ser considerada um condutor infinitamente grande que está sempre neutro. Ao fazer isso, há uma migração de cargas negativas da terra para o condutor, deixando-o com carga negativa. Assim, se conexão à terra for interrompida ainda na presença do bastão o condutor adquirirá permanentemente uma carga negativa.
Figura 6: Procedimento para eletrizar um condutor por indução (usando o aterramento).
Electroscópio e pêndulo electrostático
Electroscópio
O electroscópio é um instrumento usado para detectar a presença de carga eléctrica num corpo condutor. É composto por duas folhas metálicas muito finas dentro de uma caixa e ligadas electricamente a uma esfera metálica fora da caixa.
Figura 7: Electroscópio de folhas de ouro.
Quando uma carga (positiva, por exemplo) é colocada próxima a esfera, aparece uma carga oposta (negativa) na esfera devido ao efeito de indução. Consequentemente, as folhas ficam com excesso de cargas positivas e se repelem (as folhas afastam-se), indicando que o objecto está carregado.
Quando a carga externa for afastada, as folhas ficam neutras novamente e voltam para a posição original (fecham-se). Se a carga tocar a esfera o eletroscópio ficará permanentemente carregado, com as suas folhas afastadas, até que seja aterrado (encostando a mão na esfera, por exemplo). Nesse caso, as folhas se electrizam por contacto, e não por indução.
Um eletroscópio só tem a capacidade de diferenciar carga positiva e negativa se ele estiver carregado. Suponha que o eletroscópio está carregado com carga positiva, e aproximamos uma outra carga positiva. Então as cargas negativas da folha migram para a esfera, deixando as folhas ainda mais positivas e fazendo com que a separação delas aumente.
Pêndulo Electrostático
De forma análoga, se aproximarmos uma carga negativa a separação entre as folhas irá diminuir.
Outro arranjo usado para detectar carga eléctrica é o pêndulo electrostático, que consiste de um bastão carregado (com carga de sinal conhecido) pendurado por um fio ou barbante, como na figura 8.
Se a carga desconhecida é de mesmo sinal, o bastão irá se afastar (repelir); se for do sinal oposto, irá se aproximar (atração).
Figura 8: Pêndulo eletrostático, detectando carga de mesmo sinal e carga oposta.
Exemplos:
1. Duas esferas metálicas idênticas, de cargas 4 x 10-6 C e 6 x 10-6 C, foram colocadas em contacto. Determine a carga de cada uma após o contacto.
R: No final do processo, as cargas terão 5 μC cada.
2. Três corpos idênticos com carga de Q1 = -10 µC, Q2 com carga nula e Q3 com carga de 4µC são colocados em contacto simultaneamente. Vamos calcular a carga que cada corpo terá ao final.
R: No final do processo, as cargas terão -2 μC cada.
Veja Também: Corrente eléctrica