Eletrostática. Processos de eletrização (I)
Borges e Nicolau
Corpo eletrizado
É o corpo que possui excesso de elétrons (carga elétrica negativa) ou falta de elétrons (carga elétrica positiva).
Princípios da Eletrostática
Princípio da atração e repulsão
x
Cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se e cargas elétricas de sinais contrários atraem-se.Princípio da conservação das cargas elétricas
Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das quantidades de cargas positivas e negativas é constante.
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Corpo eletrizado. Princípios da Eletrostática
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Condutores e isolantes
Condutores elétricos
Meios materiais nos quais as cargas elétricas movimentam-se com facilidade.
Isolantes elétricos ou dielétricos
Meios materiais nos quais as cargas elétricas não têm facilidade de movimentação.
Elétrons livres: elétrons mais afastados do núcleo atômico, ligados fracamente a ele. Os elétrons livres são os responsáveis pela condução de eletricidade nos metais.
Eletrização por atrito
Os corpos atritados adquirem cargas elétricas de mesmo valor absoluto e de sinais contrários.
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Eletrização por atrito
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Eletrização por contato
Os condutores adquirem cargas elétricas de mesmo sinal. Se os condutores tiverem mesma forma e mesmas dimensões, a carga final será igual para os dois e dada pela média aritmética das cargas iniciais.
Exercícios Básicos
Exercício 1:
Atritando-se uma barra de vidro com um pano de lã, inicialmente neutros, ambos se eletrizam. As cargas elétricas que a barra de vidro e o pano de lã adquirem têm mesmo sinal? Elas têm o mesmo valor absoluto?
Resolução:
Elétrons passam da barra de vidro para o pano de lã. Assim, a barra de vidro perdendo elétrons se eletriza positivamente e o pano de lã, recebendo elétrons se eletriza negativamente. A quantidade de elétrons em excesso no pano de lã está faltando na barra de vidro. Logo, as cargas elétricas têm o mesmo valor absoluto.
Exercício 2:
Quando você se penteia o atrito eletriza os cabelos e o pente. Explique porque, nestas condições, os fios de cabelo ficam arrepiados.
Resolução:
O pente e os cabelos se eletrizam por atrito. O pente adquire cargas elétricas de um sinal e os cabelos de sinal contrário. Como os fios de cabelo têm cargas de mesmo sinal eles se repelem.
Exercício 3:
Ao descer por um escorregador de plástico, os cabelos compridos de uma menina ficam arrepiados. Explique.
Resolução:
O escorregador e a menina se eletrizam por atrito, com cargas elétricas de sinais opostos. Assim, os fios de cabelo adquirem cargas elétricas de mesmo sinal e se repelem.
Exercício 4:
Uma esfera metálica A eletrizada é colocada em contato com outra esfera metálica B, inicialmente neutra. Indique as proposições corretas:
I) Se a esfera A estiver positivamente eletrizada, prótons passam de A para B.
II) Se a esfera A estiver positivamente eletrizada, elétrons passam de B para A
III) Se a esfera A estiver negativamente eletrizada, elétrons passam de A para B.
IV) No final do processo A e B adquirem cargas elétricas de mesmo sinal.
Resolução:
I) Incorreta. Se a esfera A estiver positivamente eletrizada, elétrons passam de B para A.
II) Correta.
III) Correta. Se a esfera A estiver negativamente eletrizada, elétrons passam de A para B
IV) Correta. Na eletrização por contato os corpos adquirem cargas elétricas de mesmo sinal
Resposta: São corretas as preposições II), III) e IV)
Exercício 5:
Uma esfera metálica A eletrizada com carga elétrica Q é colocada em contato com outra esfera B idêntica à primeira, mas inicialmente neutra. Após o processo a carga elétrica que B adquire é igual a:
a) Q; b) Q/2; c) Q/4; d) Q/8
Resolução:
Q1 = Q2 = (Q + 0)/2 => Q1 = Q2 = Q/2
Resposta: b
Exercício 6:
Uma esfera metálica A eletrizada com carga elétrica Q é colocada em contato com outra esfera B idêntica à primeira, eletrizada com carga elétrica 2Q. Após o processo a carga elétrica que B adquire é igual a:
a) 3Q/2; b) 5Q/2; c) 7Q/4; d) 3Q
Resolução:
Q1 = Q2 = (Q + 2Q)/2 => Q1 = Q2 = 3Q/2
Resposta: a
Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(Fatec-SP)
Analise as afirmações abaixo:
I. Todo objeto que tem grande quantidade de elétrons está eletrizado negativamente.
II. Eletrizando-se por atrito dois objetos neutros obtêm-se, ao final desse processo de eletrização, dois objetos eletrizados com carga de mesmo sinal.
III. Encostando-se um objeto A, eletrizado negativamente, em um pequeno objeto B, neutro, após algum tempo o objeto A ficará neutro.
Deve-se concluir, da análise dessas afirmações, que:
a) apenas I é correta.
b) apenas II é correta.
c) apenas II e III são corretas.
d) I, II e III são corretas.
e) não há nenhuma corretas.
Resolução:
I. Incorreta. Para estar eletrizado negativamente o objeto deve ter excesso de elétrons.
II. Incorreta. Na eletrização por atrito os objetos adquirem cargas elétricas de mesmo valor absoluto e de sinais opostos.
III. Incorreta. Por contato os objetos adquirem cargas elétricas de mesmo sinal. Assim, o objeto A continua negativamente eletrizado.
Resposta: e
Revisão/Ex 2:
(Fuvest-SP)
A lei de conservação da carga elétrica pode ser enunciada como segue:
a) A soma algébrica dos valores das cargas positivas e negativas em um sistema isolado é constante.
b) Um objeto eletrizado positivamente ganha elétrons ao ser aterrado.
c) A carga elétrica de um corpo eletrizado é igual a um número inteiro multiplicado pela carga do elétron.
d) O número de átomos existentes no universo é constante.
e) As cargas elétricas do próton e do elétron são, em módulo, iguais.
Resolução:
A lei da conservação das cargas elétricas afirma que “num sistema eletricamente isolado a soma algébrica das cargas elétricas positivas e negativas é constante”.
Resposta: a
Revisão/Ex 3:
(UFSC)
A eletricidade estática gerada por atrito é fenômeno comum no cotidiano. Pode ser observada ao pentearmos o cabelo em um dia seco, ao retirarmos um casaco de lã ou até mesmo ao caminharmos sobre um tapete. Ela ocorre porque o atrito entre materiais gera desequilíbrio entre o número de prótons e elétrons de cada material, tornando-os carregados positivamente ou negativamente. Uma maneira de identificar qual tipo de carga um material adquire quando atritado com outro é consultando uma lista elaborada experimentalmente, chamada série triboelétrica, como a mostrada abaixo. A lista está elaborada de tal forma que qualquer material adquire carga positiva quando atritado com os materiais que o seguem.
Com base na lista triboelétrica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S) e dê a resposta como a soma delas.
01. A pele de coelho atritada com teflon ficará carregada positivamente, pois receberá prótons do teflon.
02. Uma vez eletrizados por atrito, vidro e seda quando aproximados irão se atrair.
04. Em processo de eletrização por atrito entre vidro e papel, o vidro adquir carga de +5 unidades de carga, então o papel adquire carga de -5 unidades de carga.
08. Atritar couro e teflon irá produzir mais eletricidade estática do que atritar couro e pele de coelho.
16. Dois bastões de vidro aproximados depois de atritados com pele de gato irão se atrair.
32. Um bastão de madeira atritado com outro bastão de madeira ficará eletrizado.
Resolução:
01. Incorreta. A pele de coelho figura antes do que o teflon na série triboelétrica. Logo, atritando-se pela de coelho com teflon a pele de coelho fica eletrizada positivamente, por ceder elétrons ao teflon.
02. Correta. Por atrito o vidro e a seda adquirem cargas elétricas de sinais opostos. Logo, ao serem aproximados vão se atrair.
04. Correta. Por atrito o vidro e o papel adquirem cargas elétricas de mesmo valor absoluto e sinais opostos. Note que o vidro figura antes do que o papel na série triboelétrica. Portanto, o vidro fica positivamente eletrizado.
08. Correta. A tendência de receber elétrons do teflon ao será atritado com couro é maior do que a tendência da pele de coelho, de receber elétrons, ao ser atritada com couro.
16. Incorreta. Os dois bastões de vidro, ao serem atritados com pele de gato, eletrizam-se positivamente. Logo, vão se repelir ao serem aproximados.
32. Incorreta. Os bastões de madeira ficarão neutros, pois ambos têm a mesma tendência de trocar elétrons.
Resposta: 14 (02+04+08)
Revisão/Ex 4:
(UEFS-BA)
Quatro esferas condutoras iguais têm, respectivamente, cargas elétricas Y, Q, Q/2 e 2Q. Colocando-se todas em contato e, depois, separando-as, cada uma ficou com uma carga elétrica igual a 5Q/4.
Sabendo-se que as esferas trocaram cargas elétricas apenas entre sí, é correto afirmar que a carga elétrica Y, da primeira carga elétrica era igual a:
a) Q/2
b) Q
c) 3Q/2
d) 2Q
e) 5Q/2
Resolução:
Pela lei da conservação das cargas elétricas, temos:
Y+Q+Q/2+2Q = 4.(5Q/4) => Y = 3Q/2
Resposta: c
Revisão/Ex 5:
(Ufla-MG)
Considere três esferas 1, 2 e 3, condutoras, idênticas e elaboradas de um mesmo material. Inicialmente a esfera 1 está carregada com carga Q e as esferas 2 e 3 estão descarregadas. Coloca-se a esfera 1 em contato com a esfera 2, eletrizando-a, e, em seguida, elas são separadas. Posteriormente coloca-se a esfera 2 em contato com a esfera 3, eletrizando-a, e separando-as também. Finalmente a esfera 3 é colocada em contato com a esfera 1, sendo depois separadas. Dessa forma, a carga final da esfera 1 é:
a) 3Q/4
b) 3Q/8
c) Q/3
d) Q
Resolução:
Q/4 + Q/2 = Q' + Q'
Q' = 3Q/8
Resposta: b
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