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32 UNIDADE 1 | ELETROSTÁTICA Assim, a permissividade relativa (εr ) de um meio é o quociente da permissi- vidade absoluta desse meio (ε) pela permissividade absoluta do vácuo (ε0). Isso é que é atração! O balão foi atritado na roupa de um aluno, tornando-se eletrizado. Quando aproximado do filete de água, as cargas elétricas em excesso na superfície do balão irão atraí-lo. Deve- mos lembrar que as moléculas de água são polares. Através da indução, as cargas do balão irão organizar as moléculas da água, permitindo que haja a atração. O desvio do curso do filete pode ser explicado pela atração entre cargas elétricas de sinais opostos. JÁ PENSOU NISTO? S c ie n c e p h o to s /A la m y / O th e r Im a g e s - B ra s il É comum encontrarmos os termos permissividade relativa ou constante dielétrica, denominações referentes a uma mesma grandeza, definida pela relação: ε ε ε r 0 5 NOTA! O significado da permis- sividade de um meio será estudado em Eletrodinâ- mica. Por enquanto, bas- ta sabermos que permis- sividade é uma constante física associada ao meio onde as cargas elétricas se encontram. Alguns exemplos de manifestações da eletricidade estática A eletricidade estática, obtida principalmente por atrito, pode manifestar-se em vários fenômenos do nosso cotidiano, às vezes de forma inofensiva, mas eventualmente de forma perigosa. Uma dessas manifestações inofensivas pode ser observada em locais muito secos, de índices de umi- dade do ar muito baixos. Ao manusear um agasalho de lã sintética, podemos ouvir estalidos, devido a pequenas descargas elétricas entre seus fios. Se estivermos no escuro, poderemos observar pequenas faíscas entre os fios que foram eletrizados por atrito. Veja alguns exemplos. Exemplo 1 Nas tecelagens e nas fábricas de papel-jornal, onde o tecido e o papel são enrolados em grandes bobinas, ocorre o atritamento desses materiais com as partes metálicas das máquinas e, em consequên- cia, aparecem cargas elétricas que podem produzir faíscas quando um operário encosta um objeto – uma chave de fenda, por exemplo. Essas faíscas podem iniciar a combustão do tecido ou do papel. Para evitar que isso ocorra, o local deve ser fechado e mantido com umidade controlada, pois as gotículas de água que são borrifadas nas peças que se atritam descar- regam-nas, evitando os perigos de incêndio. Exemplo 2 Faíscas indesejáveis podem também ocorrer onde existe material inflamável, como nas refinarias de petróleo, indústrias de certos produtos químicos e salas de cirurgia dos hospitais (onde a maioria dos anestésicos gera vapores alta- mente explosivos). Por isso, nesses locais, é necessário um controle para evitar possíveis acidentes provocados pela eletricidade estática. Ampliando o olhar Na fotografia, podemos observar a aparência estranha dos cabelos do menino. A explicação é que o garoto, ao manter suas mãos em contato com um gerador ele trostático, torna-se eletrizado e seus fios de cabelo se repelem, buscando o máximo distanciamento entre si, já que suas cargas estão com mesmo sinal. D o u g M a rt in /P h o to R e s e a rc h e rs /D io m e d ia 3CONECTEFIS_MERC18Sa_U1_Top1_p010a046.indd 32 9/13/18 9:26 AM 33TÓPICO 1 | CARGAS ELÉTRICAS Exemplo 3 O atrito da superfície externa de um avião com o ar produz a eletrização dessa superfície. Para o es- coamento das cargas elétricas acumuladas durante o voo existem nas asas pequenos fios metálicos. Durante o abastecimento de aviões, eles são conectados à Terra para que possíveis cargas elétricas existentes na superfície externa sejam escoadas, evitando pequenas descargas elétricas que poderiam explodir o combustível que está sendo introduzido nos tanques. A conexão com a Terra (fio terra) pode ser feita por meio da escada ou do túnel por onde transitam os passageiros. Exemplo 4 Os caminhões que transportam combustíveis também se eletrizam devido ao atrito com o ar. Assim, antes de iniciar o descarregamento, o terminal da mangueira é encaixado na boca do tanque. Essa boca possui um aterramen- to, isto é, uma conexão condutora com a Terra. Um cabo metálico faz a ligação entre o tanque do caminhão e o terminal da mangueira para descarregamen- to de possíveis cargas elétricas existentes no caminhão. Só após essa opera- ção, o abastecimento é efetuado. Exemplo 5 A eletricidade estática tem, em alguns casos, caráter útil. As máquinas copiadoras, por exemplo, usam cargas eletrostáticas na reprodução de textos ou ilustrações de um original. A imagem desse original é projetada em um cilindro condutor revestido de selênio (fotocondutor – isolante nos locais não iluminados e condutor nos locais expostos à luz). Esse cilindro, inicialmente eletrizado, é descarregado na razão direta da intensidade da luz que nele inci- de a partir do original, permanecendo eletrizado nos locais das imagens pro- jetadas. Em seguida, partículas de toner (tinta em pó) são atraídas pelas regiões ainda eletrizadas do cilindro. A tinta é, então, transferida para o papel da cópia e fundida por aquecimento, obtendo-se uma reprodução duradoura. Veja, a seguir, um corte de uma máquina copiadora e os cinco passos para a reprodução de um original. Os caminhões que transportam combustíveis precisam ter o tanque aterrado. R u y L a m e g o B a rr y R o s e n th a l/ T h e I m a g e B a n k /G e tt y I m a g e s Pessoa utilizando máquina copiadora. cilindro de selênio papéis para cópia cilindro compressor aquecido cópias documento original lâmpadas 1 3 5 lente toner papel cilindro de selênio cilindro compressor aquecido cópia pronta 2 4 1. Eletrizando o cilindro. 2. Projetando a imagem no cilindro. 3. O toner sendo atraído para as regiões eletrizadas do cilindro. 4. Transferindo o toner para o papel. 5. Fixando o toner no papel. fio terra escada fio terra túnel B a n c o d e i m a g e n s / A rq u iv o d a e d it o ra B a n c o d e i m a g e n s /A rq u iv o d a e d it o ra 3CONECTEFIS_MERC18Sa_U1_Top1_p010a046.indd 33 9/13/18 9:26 AM 34 UNIDADE 1 | ELETROSTÁTICA Moléculas de água são polares Quando atritamos dois corpos de materiais diferentes, sabemos que um deles retira elétrons do outro. O que rece- be elétrons fica negativo e o que perde fica positivo. Quando aproximamos um desses corpos eletrizados de um terceiro (condutor), mesmo que este esteja eletricamente neutro, podemos produzir uma separação de cargas em sua super- fície externa usando a indução. Isso pode até provocar uma atração entre esses dois corpos. O que propomos neste Faça você mesmo é a realização de uma atividade experimental bastante simples na qual podemos constatar o descrito no parágrafo anterior. Material necessário • 1 caneta esferográfica plástica simples com tampa; • 1 torneira, de onde pode fluir um estreito filete de água. Procedimento I. Durante alguns segundos esfregue o corpo da caneta em sua roupa; isso irá eletrizá-lo. Abra um pouco a torneira e deixe cair um fino filete de água. Aproxime a caneta do filete. Você observará o curso da água mudar, sendo atraído pela caneta. II. Essa caneta eletrizada também pode atrair pequenos pedaços de papel ou os cabelos longos de um(a) colega. Experimente e observe a atração. Desenvolvimento 1. Em um corpo condutor sabemos que portadores de carga elétrica se deslocam em sua superfície externa durante o processo de indução. No caso da água, como ocorre sua eletrização quando apro- ximamos a caneta eletrizada? 2. Se, em vez da caneta plástica, usarmos uma haste metálica, segurando-a sem luvas, vamos conseguir manter essa haste eletrizada para realizarmos o experimento? Explique sua resposta. 3. Quando atritamos o corpo da caneta no tecido da nossa roupa, ele se eletriza. Qual é o sinal mais provável da carga elétrica adquirida pela caneta? Consulte a série triboelétrica da página 22. Faça você mesmo Na fotografia podemos observar a realizaçãodo Faça você mesmo. O bastão atritado adquiriu cargas elétricas em excesso, passando a atrair as moléculas de água, que são polares. M a rt y n F . C h ill m a id /S P L /L a ti n s to ck torneira ligeiramente aberta �lete de água retilíneo �gura 1 caneta eletrizada por atrito �lete de água encurvado �gura 2 caneta eletrizada por atrito pedaços de papel �gura 3 C J T /Z a p t/ A rq u iv o d a e d it o ra 3CONECTEFIS_MERC18Sa_U1_Top1_p010a046.indd 34 9/13/18 9:26 AM