O PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DO ELETROSCÓPIO DE FOLHAS E A DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM UM CONDUTOR

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O PRINCÍPIO DO FUNCIONAMENTO DO ELETROSCÓPIO DE FOLHAS E A 
DISTRIBUIÇÃO DE CARGAS EM UM CONDUTOR 
Bruna P. dos Santos, Josiane F. Muniz, Lucas M. Dias, Nayara A. Pedro 
Faculdade Estácio de Sá de Vitória – FESV 
Turma n° 3058 – Sexta-feira – Noite – 1° e 2° Horário – Física Teórica Experimental III 
 
Resumo: Será apresentado o funcionamento de um eletroscópio de folhas e o comportamento das cargas 
elétricas em um condutor. Afim de, reconhecer a distribuição das cargas na superfície externa de um 
condutor, nos gases sob a pressão atmosférica, e em termos de ionização das moléculas de ar submetidas a 
ação de um campo elétrico. 
 
Palavras-chave: Eletrização; Campo elétrico; Carga elétrica; Atração; Repulsão 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O eletroscópio de folhas é um aparelho que identifica se um corpo está eletrizado, de forma que, 
ao ligá-lo e aproximá-lo de um corpo, o corpo se atrai ou se repele. 
 
Existem três partículas fundamentais do átomo, são elas: Prótons (+), que possuem carga positiva; 
Elétrons (-), que possuem carga negativa; e Nêutrons (0), que possuem o número de prótons igual 
aos de elétrons. Sabendo que, no princípio de atração e repulsão, as cargas iguais se repelem, e as 
de sinais diferentes se atraem. 
 
A carga elétrica é uma propriedade fundamental da física que determina as interações 
eletromagnéticas, sendo associada a existência das partículas da qual é constituída a matéria. 
Quando uma carga está em repouso, a força dela é chamada de força eletrostática. E a Lei de 
Coulomb descreve que: a intensidade da força elétrica de interação (atração e repulsão) entre as 
cargas puntiformes, é diretamente proporcional ao produto dos módulos de cada carga, e 
inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. 
 
𝐹 = 𝑘 × 
|𝑄1|×|𝑄2|
𝑑2
 (eq.1) 
 
Para eletrizar um corpo existem três formas: 
Eletrização por atrito: ocorre onde há atrito - contato direto - entre dois corpos, no qual devem ser 
constituídos de materiais diferentes. Havendo uma transferência de elétrons, ficando os dois corpos 
com cargas iguais, porém de sinais opostos. 
Eletrização por contato: ocorre pelo contato entre dois corpos idênticos, sendo um eletrizado e 
outro neutro. No qual, o corpo inicialmente neutro ao entrar em contato com o corpo eletrizado, 
também se eletriza, ficando os dois corpos com cargas de mesmo sinal. 
Eletrização por indução: os corpos não entram em contato, baseando-se no princípio de atração e 
repulsão. Um corpo eletrizado (indutor) ao aproximar-se de um inicialmente neutro (induzido), faz 
com que as cargas do corpo neutro se dividam, e as cargas de sinal oposto do indutor são atraídas. 
 
A condutividade elétrica de um material depende da quantidade de elétrons livres que ele possui. 
Quanto maior for a quantidade desses elétrons livres, maior será sua capacidade de transportar uma 
corrente elétrica, ou ainda, maior será sua capacidade de ceder elétrons. Os materiais com essa 
capacidade são denominados de Condutores, exemplos: os metais, as ligas metálicas, o ar úmido, 
a água, as soluções aquosas, o grafite. Já os materiais que possuem menor quantidade de elétrons 
livres, ou ainda, maior dificuldade para ceder ou receber elétrons, são denominados de Isolantes, 
exemplos: borracha, madeira, vidro, plástico, ar seco, materiais têxteis, entre outros. 
 
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Quando existe uma carga em determinada região do espaço, podemos afirmar que há um Campo 
Elétrico ao redor dessa carga, com propriedades elétricas, onde ocorre interação. Um campo de 
força gerado pela ação das cargas elétricas. É uma grandeza vetorial. 
Para efeitos de cálculo, sabemos que o Campo Elétrico (�⃗� ) é diretamente proporcional ao valor da 
força atuante na carga (𝐹 ), e inversamente proporcional ao valor da carga (q). 
 
�⃗� = 
𝐹 
𝑞
 (eq.2) 
 
O físico Michael Faraday afirmou que essas interações ocorrem por linhas de forças. Elas saem das 
cargas positivas e chegam nas cargas negativas, são tangenciadas pelo campo elétrico, suas linhas 
nunca se cruzam, e a concentração de linhas é proporcional a intensidade do campo. 
 
 
Figura 1 – Representação de linhas de força 
 
Na Figura 2, estão representadas algumas linhas de força de um suposto campo elétrico. 
 
 
Figura 2 – Esquematização das linhas de força de um determinado campo elétrico 
 
A região onde o campo elétrico é mais intenso é em P3, pois, quanto mais próxima da carga Y, 
mais intensa será a força sobre a carga de prova. 
Caso abandonássemos uma carga Positiva (+) no interior deste campo, a trajetória dela seria 
descrita pela figura 3. 
 
Figura 3 – Trajetória da carga positiva em um determinado campo elétrico 
 
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Caso uma carga Negativa (-) fosse abandonada no interior deste campo, a trajetória dele seria 
descrita conforme a figura 4. 
 
 
Figura 4 – Trajetória da carga negativa em um determinado campo elétrico 
 
O campo elétrico é considerado conservativo, é um campo cujo o rotacional é nulo, ele possui a 
propriedade de que o valor do trabalho realizado sobre uma partícula de prova independe da 
trajetória das partículas, depende apenas da distância entre as partículas. 
A intensidade do campo pode ainda tornar um isolante em um condutor. Se a intensidade for muita 
ela pode arrancar elétrons dos materiais isolantes, tornando-os condutores, e se a intensidade não 
for forte o suficiente, provocará a polarização. Logo, denominamos Rigidez Dielétrica como sendo 
o limite de campo elétrico, sendo que a partir desse valor, o material deixa de funcionar como 
isolante. A rigidez dielétrica do ar atmosférico seco é de 3 × 106 V/m. 
 
Em relação à condutividade elétrica de um gás, sabe-se que ele pode ser um condutor ou um 
isolante. Depende da pressão no qual está submetido, da distância entre os eletrodos e da diferença 
de potencial entre eles. 
A corrente elétrica em um gás é denominada Descarga. E para que o gás se torne um condutor é 
necessário ocorrer a ionização dos seus átomos, na qual os íons e os elétrons provenientes desse 
processo formam a descarga. 
Diminuindo a pressão, a condutividade do gás aumenta. Para uma pressão fixa, ao diminuir a 
distância entre os eletrodos, aumenta a capacidade do gás se tornar um condutor. 
Esses eletrodos podem ser positivos ou negativos. Numa carga eletrolítica, os eletrodos positivos 
são chamados de anodos, onde a carga elétrica positiva flui para o interior de um dispositivo 
elétrico polarizado. E os eletrodos negativos são chamados de cátodos, onde a corrente deixa o 
sistema para o circuito externo que os une. 
 
 
2. DESCRIÇÃO DOS EXPERIMENTOS 
 
Realizou-se três experimentos, com o intuito de compreender o processo de eletrização e sua 
distribuição. 
 
Experimento A – 
Foram utilizados para este experimento os seguintes materiais: 
1 gerador eletrostático, 1 eletrodo com gancho, lâminas de alumínio, 1 esfera auxiliar, 1 cuba 
cilíndrica, 1 conexão elétrica preta com pinos de pressão, 1 conexão elétrica vermelha com pinos 
de pressão, 1 fita adesiva. 
 1° Etapa: Utilizamos o gerador eletrostático, o eletrodo com gancho e uma lâmina de 
alumínio dobrada ao meio. Ligamos o aparelho por alguns instantes e tornamos a desligá-
lo; 
 2° Etapa: Encostamos o bastão de teste na esfera do gerador; 
 3° Etapa: Removemos a esfera do gerador e a colocamos apoiada sobre uma cuba 
cilíndrica. Mantendo a conexão elétrica entre a esfera e o gerador. Fixamos uma tira de 
papel alumínio internamente e outra externamente à esfera; 
 4° Etapa: Ligamos o gerador carregando a esfera negativamente e tornamos a desligá-lo. 
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Experimento B - 
Foram utilizados para este experimento os seguintesmateriais: 
1 gerador eletrostático de correia com cabo de três pinos e aterramento, 1 esfera auxiliar de 
descarga, 1 conexão elétrica com pinos de pressão, 1 cabo de força. 
Neste experimento colocamos duas esferas metálicas submetidas a uma determinada diferença de 
potencial, conectadas ao gerador eletrostático, afastados entre si de uma distância d. 
 Etapa Única: Ligamos o aparelho e aproximamos a esfera menor da cabeça do gerador. 
 
 
Experimento C - 
Foram utilizados para este experimento as seguintes materiais: 
1 gerador eletrostático de correia com cabo de três pinos e aterramento, 2 conexões elétricas com 
pinos de pressão, 1 vela, 1 condensador de placas paralelas para acoplamento ao gerador, 1 caixa 
de fósforo. 
 Etapa Única: Ligamos o gerador eletrostático de correia, colocamos a vela no meio e a 
acendemos. 
 
 
3. RESULTADOS OBTIDOS 
 
Em relação ao experimento A - 
Observamos que na 1°etapa, as lâminas de alumínio se repelem, pois, possuem carga de mesmo 
sinal. Na 2º Etapa, o bastão de teste e a esfera do gerador não se repelem, pois encostamos um 
corpo eletrizado em um corpo neutro. Na 3° e 4° Etapa, as tiras de fora da esfera se repelem e as 
tiras de dentro da esfera se mantém neutras. Comprovando que, o corpo que está dentro de um 
condutor não recebe carga, ele é eletricamente isolado, enquanto o que está fora recebe a carga 
total. 
 
Em relação ao experimento B - 
Quando a esfera menor se aproxima da cabeça do gerador (cátodo – eletrodo negativo), notamos 
que eles se atraem, ocorre uma indução elétrica. Esse fator ocorre devido ao ar atmosférico se 
tornar um condutor de eletricidade. Sabemos que para uma pressão fixa, ao diminuirmos a distância 
entre os eletrodos, aumentamos a capacidade do ar atmosférico se tornar um condutor. 
Ultrapassando o limite que o campo elétrico pode assumir sobre o ar, antes isolante. 
Ainda percebemos que ao ocorrer a aproximação, surgem estalos e uma descarga de cor azulada 
no ar. Justificados pelo fato de que, ao iniciarmos o experimento a temperatura estava ambiente, 
com a descarga elétrica ela se elevou rapidamente, fazendo com que a pressão aumentasse e o ar 
se expandisse bruscamente, provocando os estalos. E a cor azulada é visualizada devido ao fato de 
que, quando a energia passa pelo ar, ela ioniza as moléculas, liberando elétrons que abrem a 
passagem para a corrente. E quando esses elétrons voltam aos seus devidos lugares na camada de 
valência, emitem a energia em forma de luz. Essa luz azul emitida durante a ionização das 
moléculas, é resultado de uma sucessão de descargas rápidas, sendo chamada de centelha. 
Exemplos dessa ocorrência na natureza são os raios (descargas elétricas), acompanhados de 
relâmpago (luz emitida) e trovões (som emitido). 
 
Em relação ao experimento C - 
Ao ligarmos o gerador eletrostático de correia, com a vela entre os terminais deste gerador, e a 
acendermos, notamos que a chama dela vai para o lado positivo. 
Isso ocorre devido ao fato de que, as pontas de um condutor elétrico tendem a concentrar cargas. 
Tornando o campo elétrico próximo dessa região mais intenso. Logo, as cargas do terminal positivo 
do gerador (anodo) atraem os elétrons da ponta da vela, e repelem os prótons. 
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Os íons repelidos pelo terminal positivo, deslocam-se para a o lado oposto, arrastando várias 
partículas de ar. Concluindo que, a chama da vela se inclina para o terminal positivo, forçada por 
uma corrente que se denomina “Vento elétrico”. 
 
 
4. CONCLUSÃO 
 
Pode-se concluir que os experimentos realizados atingiram o objetivo de proporcionar a 
compreensão dos processos de eletrização, o entendimento de campo elétrico e a forma como ele 
se dá no ar atmosférico. 
Logo, podemos reconhecer com o Experimento A que: o gerador conserva o seu princípio de 
energia; as cargas elétricas se distribuem na superfície externa do condutor; o corpo eletricamente 
isolado não recebe carga; e as formas de eletrização existentes e como ela se comporta nos materiais 
utilizados para o experimento. 
Com o Experimento B: identificamos os eletrodos anodo e cátodo; a importância da pressão e da 
distância entre os eletrodos, para que ocorra condução elétrica num gás; e as condições necessárias 
para que ocorra a descarga elétrica no ar atmosférico. 
Com o Experimento C: identificamos a divisão ocorrida na chama de uma vela, sob a ação de um 
campo elétrico, em termos de ionização das moléculas do ar. 
 
 
5. REFERÊNCIAS 
 
HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J., Fundamento de Física: Eletromagnetismo. LTC, 
Rio de Janeiro. Vol.3, 9° Ed., 2008. 353 p. 
 
Disponível em: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/eletroscopia.htm, acesso em 
27/03/2017. 
 
Disponível em: http://www.energiaeletrica.net/carga-eletrica/, acesso em 27/03/2017. 
 
Disponível em: http://www.infoescola.com/eletrostatica/eletrizacao/, acesso em 
29/03/2017. 
 
Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico, acesso em 
29/03/2017. 
 
Disponível em: 
http://www.passeiweb.com/estudos/sala_de_aula/fisica/gases_eletricidade, acesso em 
29/03/2017. 
 
Disponível em: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/almanaque/155-rigidez-
dieletrica-de-alguns-materiais.htm, acesso em 30/03/2017. 
 
Disponível em: http://www.spq.pt/magazines/BSPQ/624/article/30001286/pdf, acesso em 
30/03/2017. 
 
Disponível em: 
https://www.academia.edu/7908563/Relatorio_Fisica_ROT02_Descargas_em_Gases, 
acesso em 30/03/2017.