A eletrostática é uma das áreas da Física que estuda o comportamento e as propriedades das cargas elétricas em repouso. No momento que essas cargas se colocam em movimento, passam a ser estudadas pela eletrodinâmica.
Nesta aula de Física para o Enem você irá revisar o que é eletrostática e como os materiais podem ganhar ou perder cargas elétricas. Saberá ainda a aplicabilidade desses processos de eletrização.
O que é eletrostática?
A eletrostática é uma das áreas da Física que estuda o comportamento e as propriedades das cargas elétricas em repouso. No momento que essas cargas se colocam em movimento, passam a ser estudadas pela eletrodinâmica.
Você já deve saber que tudo o que existe é formado por moléculas e que toda molécula é formada por átomos, certo? Provavelmente lembra também que estes são formados por prótons, elétrons e nêutrons. Essas partículas são consideradas “inteiras”.
Sabe-se que os prótons possuem carga elétrica positiva e ficam no núcleo do átomo junto com os nêutrons, só que esses não possuem carga elétrica.
Os elétrons, por sua vez, possuem carga negativa e ficam girando ao redor do núcleo numa região denominada eletrosfera. Todos estes elementos atuam em conjunto. A eletrostática acontece aí.
Videoaula sobre eletricidade eletrostática
Nesta aula, o professor Flaverson Messias Batista explica o que é e como calcular a eletricidade eletrostática.
O que é carga elétrica?
Carga elétrica é um conceito físico que determina sua interação elétrica entre os corpos. E, dependendo da quantidade delas, estabelece-se uma ação de atração ou repulsão entre os corpos.
É importante saber que o próton e o nêutron possuem massas praticamente iguais e a massa do elétron é cerca de 2000 vezes menor. Porém, ainda assim a carga elétrica de 1 próton é igual a carga de 1 elétron.
Mas, não se esqueça de que enquanto a carga elétrica do próton é positiva, a do elétron é negativa. Essa carga elétrica é denomina carga elétrica elementar, pois se refere a carga de um próton ou um elétron. O valor dessa carga elétrica é de 1,6 x 10-19 C.
Coulomb: Unidade de medida para carga elétrica
- 1 próton = 1,6 x 10-19 C
- 1 elétron = -1,6 x 10-19 C
Quando um corpo possui mesma quantidade de prótons e de elétrons, dizemos que ele está neutro e sua carga elétrica é nula. Dependendo da quantidade de prótons e de elétrons, ele terá carga elétrica positiva ou negativa.
O cálculo para carga elétrica de um corpo pode ser obtido pela expressão:
Q = n . e
Sendo Q a quantidade de carga, n a quantidade de cargas elétricas e e a carga elétrica elementar (1,6 x 10-19 C)
Exemplo de como calcular carga elétrica
Vejamos um exemplo:
Determine o valor e o sinal da carga elétrica de um corpo que possui 5×108 prótons e 3×108 elétrons.
Resolução:
A carga elétrica desse corpo será dada pela diferença maior dos prótons, portanto será positiva. Então devemos subtrair os elétrons e depois calcular sua carga:
- 5×108 – 3×108 = 2×108 prótons
- Q = n . e
- Q = 2×108 . 1,6×10-19
- Q = 3,2 x 10-11
- C→ carga positiva
Quando um corpo apresentar números diferentes de prótons e elétrons, ele estará eletrizado. Pode estar eletrizado positivamente, como foi o caso do exemplo, ou negativamente, se vier a ter um maior número de elétrons.
Um corpo pode ganhar ou receber apenas elétrons, os prótons nunca. Isso porque, enquanto os prótons ficam no núcleo do átomo, já os elétrons ficam girando em órbita em volta do núcleo. Sendo assim, podem escapar de sua órbita com facilidade.
Videoaula sobre Carga Elétrica
Veja agora com o professor Otábio Bocheco, o “Seco” do canal do Curso Enem Gratuito.
Materiais condutores e isolantes
Devido a essa possibilidade, entendemos a diferença entre materiais condutores e materiais isolantes.
Os condutores possuem elétrons em muitas órbitas distantes do núcleo. Qualquer força que os atraia é suficiente para eles deixarem a órbita. Ao contrário dos materiais condutores, os isolantes possuem elétrons em poucas órbitas, e essas próximas ao núcleo, dessa forma para tirá-los de lá é difícil.
Tipos de eletrização
Todo corpo, ganhando ou perdendo elétrons, ele ficará eletrizado. As três maneiras mais comuns de um corpo ficar eletrizado são por atrito, por contato e por indução. Vamos entender como funciona cada tipo de eletrização.
Eletrização por atrito
Na eletrização por atrito, os dois corpos atritados entre si sempre ficam com a mesma quantidade de carga elétrica. Porém, um fica negativo e outro positivo. Isso vale também para dois corpos neutros.
Para saber qual fica positivo e qual negativo, surgiu a série triboelétrica. Ela funciona assim: Quem estiver acima ficará eletrizado positivamente e que estiver abaixo ficará eletrizado negativamente.
Eletrização por contato
Se dois corpos condutores, e pelos menos um deles estiver eletrizado, forem colocados em contato, a carga elétrica será distribuída entre eles. Sendo assim, eles ficarão com a mesma quantidade de carga e mesmo sinal.
Exemplo:Um corpo condutor A com carga Q1 = +8C é colocado em contato com outro corpo neutro. Determine a carga de cada um deles.
Cada um dos corpos terão 4C de carga elétrica positiva.
Eletrização por indução
Nesse processo temos apenas a separação de cargas de um corpo condutor provocado pela aproximação de um corpo eletrizado. Nesse processo o corpo eletrizado recebe o nome de corpo indutor e o corpo condutor de corpo induzido.
Videoaula sobre eletrostática
Para terminar sua revisão sobre eletrostática, assista à videoaula abaixo, gravada pelo professor Seco, de Física, em que ele explica como funciona a eletrização.
Exercícios de eletrostática
Agora que você já aprendeu tudo sobre eletrostática, resolva os exercícios abaixo, selecionados pelo professor!
Sumário do Quiz
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Pergunta 1 de 10
1. Pergunta
(UFU MG/2014)
Uma pessoa, durante o processo de inflar um balão de festa, produz atrito entre o balão e o tecido de lã de sua roupa. Depois do balão cheio, a pessoa observa que ele é atraído por sua mão, mas repelido por um segundo balão inflado de modo similar.
Quais são, respectivamente, as cargas do primeiro balão, da mão da pessoa e do segundo balão?CorretoParabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
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Pergunta 2 de 10
2. Pergunta
(UERN/2014)
Num laboratório de física, um professor realizou os três processos de eletrização. No final do primeiro processo, os pares de corpos utilizados ficaram eletrizados com cargas de sinais iguais. Já no final do segundo e terceiro processos, os corpos utilizados ficaram com cargas de sinais diferentes. É possível que os processos de eletrização realizados tenham sido, respectivamente:
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Pergunta 3 de 10
3. Pergunta
(IFSP/2014)
Em uma festa de aniversário infantil, um mágico brinca com as crianças usando os princípios físicos. Para isso ele pendura duas bexigas cheias de ar, próximas, por uma linha isolante bem leve. Após isso, executa os seguintes passos:
I. Mostra às crianças que as bexigas estão paradas lado a lado;
II. Esfrega-se cada uma das bexigas, uma após a outra, com uma flanela de algodão;
III. Ao soltá-las, observa-se afastamento entre ambas;
IV. Toca com a mão em uma delas, na parte em que foi atritada;
V. Ao soltá-la, nota-se aproximação de ambas as bexigas.Com esses passos, é correto afirmar que
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Pergunta 4 de 10
4. Pergunta
(FMJ SP/2014)
O cobalto é um elemento químico muito utilizado na medicina, principalmente em radioterapia. Seu número atômico é 27 e cada elétron tem carga elétrica de –1,6 x 10–19 C. A carga elétrica total dos elétrons de um átomo de cobalto é, em valor absoluto e em C, igual a
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Pergunta 5 de 10
5. Pergunta
(IFGO/2015)
Ao se esfregar uma régua de plástico em um pedaço de lã e aproximá-la de pedacinhos de papéis picados, observa-se que esses pedacinhos “grudam” na régua. Diante disso, analise as afirmativas a seguir.
I. Ao se esfregar a régua na flanela de lã, os prótons (cargas positivas) da lã são transferidos para a régua, deixando-a eletrizada positivamente, o que, por sua vez, atrai os papeizinhos de carga negativa.
II. Durante o ato de esfregar, cargas positivas são induzidas na régua, tornando-a eletricamente positiva, o que, por sua vez, atrai os papeizinhos de carga negativa.
III. Ao esfregar a régua na flanela, cargas negativas da flanela são transferidas para a régua, tornando-a eletricamente negativa, o que, por sua vez, atrai os papeizinhos de carga positiva.
IV. Se levarmos em consideração as cargas elétricas, tanto positivas quanto negativas, da régua e da flanela de lã, a soma dessas cargas é sempre constante, tanto antes quanto depois de esfregá-las.Assinale a resposta correta.
CorretoParabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
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Pergunta 6 de 10
6. Pergunta
(IFRS/2015)
No nível da estrutura elementar da matéria, eletrizar um corpo é fazer com que os seus átomos tenham um número de elétrons diferente do número de prótons. A respeito dos processos de eletrização, que permitem provocar esse desequilíbrio, são feitas as seguintes afirmações.
I. A eletrização por contato ocorre quando dois corpos, um eletricamente carregado e outro neutro, são postos em contato muito próximo, fortemente pressionados um contra o outro, de modo que as suas camadas eletrônicas fiquem também muito próximas, permitindo que os elétrons de um corpo migrem para o outro. O resultado desse processo de eletrização é que ambos adquirem cargas elétricas de sinais contrários.
II. Na eletrização por atrito, obtem-se dois corpos com cargas elétricas opostas, a partir de dois corpos inicialmente neutros. Para que esse processo ocorra, é preciso que os pares de materiais atritados tenham diferentes propriedades para reter ou ceder elétrons.
III. A eletrização por indução ocorre quando um corpo carregado, denominado indutor, é aproximado de um corpo neutro a ser carregado, denominado induzido. O induzido deve estar ligado temporariamente à terra ou a um corpo maior que lhe forneça elétrons ou que dele os receba, num fluxo provocado pela presença do indutor.Quais estão corretas?
CorretoParabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
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Pergunta 7 de 10
7. Pergunta
(UNEMAT MT/2015)
Um fato interessante que ocasionalmente ocorre quando viajamos de carro é levarmos um pequeno choque ao sairmos do veículo ou ao tocá-lo em sua lataria.
A carga eletrostática acumulada no carro é devida a que fator? Assinale a alternativa correta.CorretoParabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
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Pergunta 8 de 10
8. Pergunta
(FGV/2015)
Deseja-se eletrizar um objeto metálico, inicialmente neutro, pelos processos de eletrização conhecidos, e obter uma quantidade de carga negativa de 3,2 . Sabendo-se que a carga elementar vale 1,6 10–19 C, para se conseguir a eletrização desejada será preciso
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Pergunta 9 de 10
9. Pergunta
(UFRGS/2018)
Uma carga negativa Q é aproximada de uma esfera condutora isolada, eletricamente neutra. A esfera é, então, aterrada com um fio condutor.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Se a carga Q for afastada para bem longe enquanto a esfera está aterrada, e, a seguir, for desfeito o aterramento, a esfera ficará …….. .
Por outro lado, se primeiramente o aterramento for desfeito e, depois, a carga Q for afastada, a esfera ficará …….. .CorretoParabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
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Pergunta 10 de 10
10. Pergunta
(UFU MG/2019)
Um estudante realiza um experimento, utilizando duas moedas, um palito de fósforo, um balão de festa e um copo plástico descartável transparente. Primeiramente, ele coloca o palito de fósforo em equilíbrio sobre uma moeda posicionada na vertical, que se equilibra sobre a segunda moeda na horizontal. Em seguida, cobre o sistema com o copo descartável. Em um outro momento, ele infla o balão e o esfrega no próprio cabelo. Por fim, ele aproxima o balão do palito de fósforo pelo lado de fora do copo de plástico e movimenta o balão em volta do copo. Como resultado, o estudante observa que o palito de fósforo gira sobre a moeda, acompanhando o movimento do balão. A figura mostra o dispositivo montado.
http://www.manualdomundo.com.br. Acesso em 02.fev.2019. (Adaptado)
Qual a explicação para o fato de o palito acompanhar o movimento do balão?
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Sobre o(a) autor(a):
Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.