Eletrostática e Eletrização dos corpos

O que são cargas elétricas? O que são materiais Condutores? O que são materiais isolantes? Quais são os processos de eletrização conhecidos? Como ocorre cada um desses processos? O que é a série triboelétrica?

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.

Fique com a gente e mande bem nos vestibulares e no Enem em ciências da natureza!

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.

Mas 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 caga 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.

A unidade de medida para essa carga é Coulomb (C).

  • 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)

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.

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. Vejamos três maneiras mais comuns de um corpo ficar eletrizado.

  • 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:

eletrização por contato eletrostática

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.

eletrização indução eletrostática

 

Você pode rever eletrostática e acompanhar três exercícios sendo resolvidos no link
e para processos de eletrização assistir o vídeo no link

Bom estudo!

Exercícios de eletrostática

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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.

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