2ª aula
Processos de eletrização (II)
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Borges e Nicolau
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Eletrização por Indução
O condutor A (indutor) eletrizado positivamente é aproximado do condutor B (induzido), inicialmente neutro. As cargas do induzido separam-se devido às interações eletrostáticas. Cargas negativas são atraídas pelas cargas positivas do indutor e cargas positivas são repelidas.
Ligando-se o induzido à Terra, as cargas positivas são neutralizadas por cargas negativas (elétrons) que fluem da Terra através da ligação. No induzido ficam apenas cargas negativas.
O processo é finalizado desligando-se o induzido da Terra e afastando-se o indutor.
O induzido (B) inicialmente neutro está finalmente eletrizado com carga de sinal contrário à do indutor (A).
O processo pode ser feito com o indutor carregado com cargas negativa. Nesse caso o induzido ficará carregado positivamente.
Corpo eletrizado atraindo um corpo neutro
Por indução um corpo eletrizado pode atrair um corpo neutro.
As cargas positivas de A atraem as negativas de B e repelem as positivas de B. A força de atração tem intensidade maior do que a de repulsão.
Animação:
Eletrização por indução
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Observação: Ao abrir o link da UFRGS você encontrará a animação: "eletrização por contato". Proceda de acordo com as instruções abaixo para encontrar a eletrização por indução.
Quadro 1
Quadro 2
Animação:
Processos de eletrização
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Exercícios básicos
Exercício 1:
Quando uma esfera metálica A eletrizada negativamente é aproximada de outra esfera metálica B, inicialmente neutra, ocorre o fenômeno da indução eletrostática. Faça um desenho representando a esfera A (eletrizada negativamente), a esfera B e as cargas elétricas induzidas em B.
Resolução: clique aqui
Observação: Num condutor eletrizado as cargas elétricas em excesso distribuem-se pela superfície do condutor.
Exercício 2:
Qual é a sequência dos procedimentos que devem ser seguidos para que B fique eletrizado? O sinal da carga elétrica que B adquire é o mesmo de A?
Resolução: clique aqui
Na presença do indutor, liga-se o induzido à Terra. Elétrons de B escoam para a Terra.
Observação: Quando se liga um condutor isolado à Terra ele se descarrega. No caso, o condutor B é ligado à Terra na presença de A. Escoam as cargas induzidas de mesmo sinal que a indutora.
Desfaz-se a ligação de B com a Terra.
Afasta-se A de B. O condutor B fica eletrizado positivamente.
Exercício 3:
Um bastão de borracha, eletrizado positivamente, é aproximado de duas esferas metálicas, A e B, que estão em contato. A seguir, afasta-se ligeiramente uma esfera da outra e remove-se o bastão de borracha. Por último, as esferas são suficientemente afastadas de modo que uma não exerça influência na outra. Faça um esquema da distribuição de cargas elétricas induzidas nas esferas A e B nas situações:
a) Bastão próximo às esferas que estão em contato:
b) Esferas são ligeiramente afastadas e o bastão é removido:
c) Esferas são muito afastadas uma da outra
Resolução: clique aqui
a)
b)
c)
Exercício 4:
Numa aula de Eletrostática, o professor coloca a seguinte situação: são dadas três esferas metálicas A, B e C. Observa-se que B atrai A e B repele C. No que diz respeito ao estado de eletrização das esferas, o professor apresenta quatro possibilidades e pede aos alunos que escolham aquelas compatíveis com as observações:
Qual ou quais você escolheria?
Resolução: clique aqui
Se B e C se repelem concluímos que essas esferas estão eletrizadas e com cargas elétricas de mesmo sinais (ambas positivas ou ambas negativas).
Como B atrai A, decorre que ou A está neutra ou A está eletrizada com carga elétrica de sinal oposto ao de B.
Temos, assim, as possibilidades: 3 e 4.
Resposta: 3 e 4
Exercício 5:
Uma barra de vidro depois de atritada com um pano de lã atrai pequenos pedaços de papel. Como você explicaria este fato, sabendo-se que o papel é um isolante?
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A barra de vidro está eletrizada positivamente. Assim, elétrons existentes no papel são atraídos para o lado mais próximo da barra de vidro, ficando o outro lado com excesso de cargas elétricas positivas. A força de atração entre a barra e o lado negativo do papel é mais intensa do que a força de repulsão entre a barra e o lado positivo do papel. O resultado é a ocorrência de atração.
No papel (isolante) não há elétrons livres, mas ocorre um processo semelhante à indução eletrostática denominado polarização: cada átomo do isolante se deforma passando a se comportar como um sistema constituído de dois pólos, um positivo e outro negativo. No interior do isolante, as cargas elétricas dos dipolos se neutralizam, havendo um excesso de cargas negativas numa face do isolante e na outra excesso de cargas elétricas positivas.
Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(PUC-SP)
Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais:
a) iguais, iguais e iguais;
b) iguais, iguais e contrários;
c) contrários, contrários e iguais;
d) contrários, iguais e iguais;
e) contrários, iguais e contrários
Resolução:
Na eletrização por atrito os corpos adquirem cargas elétricas de sinais contrários. Já na eletrização por contato os corpos ficam eletrizados com carga de sinais iguais. Na eletrização por indução o induzido adquire carga de sinal contrário à carga elétrica do indutor.
Resposta: e
Revisão/Ex 2:
(UFMG)
Durante uma aula de Física o professor Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir.
Inicialmente ele aproxima duas esferas metálicas - R e S -, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na figura 1.
Cada uma dessas esferas está apoiada num suporte isolante.
Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na figura 2.
Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na figura 3.
Considerando-se essas informações, é correto afirmar que, na situação representada na figura 3:
a) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra.
b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra.
c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa.
d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva.
Resolução:
Inicialmente as esferas R e S sofrem indução eletrostática. Toca-se rapidamente o dedo na esfera S e afasta-se a esfera eletrizada negativamente. A esfera R deixa de sofrer indução e permanece neutra.
A esfera S, por sua vez, eletriza-se com carga elétrica de sinal contrário à da esfera isolante. Portanto, S fica positivamente eletrizada.
Resposta: d
Revisão/Ex 3:
(FUVEST)
Aproximando-se uma barra eletrizada de duas esferas condutoras, inicialmente descarregadas e encostadas uma na outra, observa-se a distribuição de cargas esquematizadas na figura abaixo.
Em seguida, sem tirar do lugar a barra eletrizada, afasta-se um pouco uma esfera da outra. Finalmente, sem mexer mais nas esferas, remove-se a barra, levando-a para muito longe das esferas. Nessa situação final, a figura que melhor representa a distribuição de cargas nas duas esferas é:
Resolução:
O conjunto constituído pelas esferas condutoras sofre indução eletrostática. A região da esfera próxima da barra se eletriza negativamente e a região da esfera mais afastada da barra se eletriza positivamente. Afastando-se ligeiramente as esferas e afastando-se a barra, as cargas elétricas das esferas se atraem.
Resposta: a
Revisão/Ex 4:
(Fuvest-SP)
Três esferas metálicas iguais, A, B e C, estão apoiadas em suportes isolantes, tendo a esfera A carga elétrica negativa, Próximas a ela, as esferas B e C estão em contato entre si, sendo que C está ligada à Terra por um fio condutor, como na figura.
A partir dessa configuração, o fio é retirado e, em seguida, a esfera A é levada para muito longe. Finalmente, as esferas B e C são afastadas uma da outra. Após esses procedimentos, as cargas das três esferas satisfazem as relações:
a) QA < 0--------QB > 0--------QC > 0
b) QA < 0--------QB = 0--------QC = 0
c) QA = 0--------QB < 0--------QC < 0
d) QA > 0--------QB > 0--------QC = 0
e) QA > 0--------QB < 0--------QC > 0
Resolução:
O procedimento descrito pode ser esquematizado como segue:
Situação final: QA < 0; QB > 0 e QC > 0
Resposta: a
Revisão/Ex 5
(UFRJ)
Três pequenas esferas metálicas idênticas, A, B e C, estão suspensas, por fios isolantes, a três suportes. Para testar se elas estão carregadas, realizam-se três experimentos durante os quais se verifica com elas interagem eletricamente, duas a duas:
Experimento 1: As esferas A e C, ao serem aproximadas, atraem-se eletricamente, como ilustra a figura 1:
Experimento 2: As esferas B e C, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 2:
Experimento 3: As esferas A e B, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 3:
Formulam-se três hipóteses:
I - As três esferas estão carregadas.
II - Apenas duas esferas estão carregadas com cargas de mesmo sinal.
III - Apenas duas esferas estão carregadas, mas com cargas de sinais contrários.
Analisando o resultados dos três experimentos, indique a hipótese correta. Justifique sua resposta.
Resolução:
Os experimentos permitem concluir que as esferas A e B estão eletrizadas com cargas de sinais contrários (pois se atraem no experimento 3) e que a esfera C está neutra, sendo atraída por indução pela esfera A (experimento 1) e pela esfera B (experimento 2). Portanto, das três hipóteses formuladas, a correta é a hipótese III.
Resposta: III
