Aula03 FisicaC CondutoresIsolantes

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Física C (Eletricidade e Magnetismo) 
AULA 03
CONDUTORES E ISOLANTES
As trocas de cargas entre objetos dependem da estrutura microscópica do material e da forma
com que os elétrons estão presos ao núcleo dos átomos que os compõem. Quanto a isto os
materiais podem ser classificados como condutores e isolantes. 
Em materiais condutores, os elétrons não estão fortemente ligados aos átomos e podem mover-
se livremente pelo material como, por exemplo, em condutores metálicos, que são formados por
uma estrutura cristalina rígida de íons positivos imersos em um gás de elétrons. Outro exemplo,
seriam as soluções aquosas onde os cátions e ânions estão livres para se mover dentro do
líquido, como na água salgada, por exemplo. 
Já em materiais isolantes, os elétrons estão fortemente ligados aos átomos e, portanto, não
podem se mover. Estes materiais são também conhecidos como dielétricos, e não permitem o
deslocamento de elétrons. Como exemplos de materiais isolantes podemos citar borracha, vidro,
plástico, água pura (sem íons), etc.
DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM CONDUTORES E ISOLANTES
Em materiais condutores carregados, as cargas distribuem-se na superfície mais externa do
objeto. Isto advém do fato de cargas iguais se repelirem, desta forma, cada carga tende a ficar à
maior distância possível das demais dentro do corpo, portanto distribuem-se em sua superfície.
Contudo, esta distribuição de cargas não é uniforme em todos os materiais condutores. Observou-
se que as cargas tendem a se concentrar em regiões em que os condutores são mais pontiagudos
(com menor raio de curvatura). Este conceito é utilizado, por exemplo, na instalação de pára-raios
onde deseja-se concentrar as cargas elétricas o mais distante possível do local que se deseja
proteger.
Já em materiais isolantes é difícil determinar como as cargas são distribuídas, podendo ser
encontradas inclusive no interior do objeto, desta forma, são necessários outros métodos para
inferir sua concentração.
ELETRIZAÇÃO
Como vimos anteriormente, que os materiais isolantes opõem-se ao movimento de
cargas, uma vez que possuem poucos, ou nenhum, elétrons livres em sua estrutura.
Enquanto materiais condutores favorecem o movimento de cargas em sua estrutura
interna.
Podemos eletrizar objetos utilizando estes conceitos, gerando o acúmulo de cargas em materiais
condutores. Uma forma de fazer isso é através da fricção (ou atrito).
A) ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
A eletrização por atrito foi, primeiramente, observada por Tales de Mileto, que descreveu que
quando duas substâncias são atritadas há a transferência de elétrons de uma para a outra. A
substância que perde elétrons ficará carregada positivamente, enquanto a que recebe os elétrons
ficará carregada negativamente.
A eletrização por atrito é também conhecida como triboeletrização. A Tabela 1.2 ilustra a regra de
eletrização quanto ao atrito de dois materiais diferentes, também conhecida como tabela
triboelétrica. O atrito entre duas substâncias quaisquer carrega positivamente a substância que
aparece antes e, negativamente, a substância que aparece depois nesta tabela. Lembremos
finalmente, que, de acordo com o princípio da conservação da carga elétrica, em um sistema
fechado, se um corpo adquiriu carga elétrica positiva (Q>0), o outro deverá adquirir carga elétrica
negativa (Q<0).
Exemplo: Um exemplo simples de eletrização por atrito é você esfregar (friccionar) sua régua em
sua calça jeans. Ao aproximar a régua do cabelo de um colega você percebe que a régua atrai o
cabelo, arrepiando-o. Isto acontece por que a calça jeans (algodão) dá elétrons para a régua
(plástico) que fica negativamente carregada. Ao aproximá-la do cabelo (pelo) que encontra-se
neutro, o excesso de elétrons na régua atraem os prótons do cabelo, arrepiando-o.
B) ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO
A eletrização de um corpo pode ocorrer sem que haja contato entre objetos. Já sabemos que
partículas carregadas com cargas de mesmo sinal se repelem e com cargas de sinais contrários
se atraem. Esta atração/repulsão se dá mesmo à distância.
Ao aproximarmos um objeto carregado de um corpo condutor isolado, suas cargas internas que
possuem sinal contrário ao do objeto carregado serão atraídas em direção ao objeto. Enquanto
isso, as cargas de mesmo sinal serão repelidas na direção oposta, como mostra a Figura 1.4. Esta
separação entre as cargas é conhecida como indução eletrostática. Observe que apesar das
cargas do condutor (esfera) estarem separadas, sua carga total permanece nula.
É possível eletrizar a esfera condutora ligando-a à Terra por meio de um fio metálico, como mostra
a Figura 1.5. Neste caso, as cargas iguais às do bastão são repelidas em direção à Terra. Para
que a esfera fique carregada (neste caso negativamente) basta cessar a ligação com à Terra. Ao
cessar a ligação com a Terra e afastar o bastão carregado, as cargas irão se distribuir
uniformemente na superfície da esfera. E a mesma estará eletrizada (neste caso, negativamente).
C) ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
A eletrização por contato se dá quando dois corpos condutores com cargas diferentes tocam-se.
Pelo princípio de conservação de cargas, a carga total deste sistema deve permanecer constante,
portanto as cargas fluem entre os condutores e a carga final de cada um será igual a metade da
carga total inicial. A Figura 1.6 ilustra este tipo de eletrização.
D) ELETROSCÓPIO
Para verificar se um corpo encontra-se carregado usamos um instrumento chamado
eletroscópio. 
Existem vários tipos de eletroscópio, mas o mais comum e mais simples é o eletroscópio de
folhas. O eletroscópio de folhas consiste de uma esfera condutora ligada a duas folhas também
condutoras através de um fio condutor. As folhas normalmente ficam dentro de um recipiente,
isoladas do meio. Isto evita que elas sofram influência do movimento do ar. Quando o eletroscópio
é aproximado de um corpo carregado este sofre indução eletrostática e as cargas repelidas
concentra-se nas folhas do eletroscópio. As cargas nesta extremidade por sua vez repelem-se
afastando as folhas uma da outra. O afastamento entre as folhas do eletroscópio indica que o
corpo aproximado está carregado.
Exemplo de aplicação: Hoje em dia, a eletrização é aplicada em máquinas fotocopiadoras e
impressoras a laser. Onde um cilindro é eletrizado com a imagem a ser impressa (porém
espelhada) e o pó de toner, que contêm partículas que são atraídas pelas cargas no cilindro,
aderem a esta “imagem eletrizada”. O cilindro, então, é prensado sobre o papel depositando o
toner. O toner por sua vez é fundido por uma luz intensa ou por um laser, fixando a imagem no
papel.