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0 Física PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO 1 Sumário Introdução .......................................................................................................................................2 Objetivos ..........................................................................................................................................2 Conceitos .........................................................................................................................................2 Um pouco de História.... ................................................................................................................2 Eletrização por atrito......................................................................................................................3 Eletrização por contato..................................................................................................................3 Eletrização por indução .................................................................................................................4 Exercícios .........................................................................................................................................5 Gabarito ...........................................................................................................................................5 Resumo ............................................................................................................................................6 2 Introdução Nesta aula abordaremos a parte da Física que trata sobre processos de eletrização. De forma mais específica, trataremos da eletrização por atrito, por contato e por indução. Objetivos • Compreender os princípios de eletrização por atrito, por contato e por indução; • Desenvolver exercícios práticos e teóricos sobre processos de eletrização; • Perceber a ocorrência de processos de eletrização no cotidiano. Conceitos Nesse material, vamos entender os princípios de eletrização por atrito, por contato e por indução, desenvolvendo exercícios sobre o tema e notando a ocorrência desses processos no cotidiano. Um pouco de História.... O estudo da eletricidade teve origem em observações realizadas pelos gregos, por volta do século IV a.C. Neste contexto, Tales de Mileto foi o filosofo a observar que o âmbar – uma resina vegetal fossilizada atraía pequenos objetos quando era atritada com lã ou pele de animal. Posteriormente, notou-se que a eletricidade não era exatamente uma propriedade exclusiva do âmbar, mas se tratava de um fenômeno que podia ser observado em diversas substâncias. Nos dias atuais, é de conhecimento geral que estamos rodeados de diversos fenômenos elétricos e de suas infindas aplicações, como internet, chuveiro elétricos, rádio, etc. Além disso, a grande maioria das pessoas depara-se com situações nas quais tomamos choques em maçanetas de portas, na tela da TV ou até ao tocar em outra pessoa. Esses pequenos fenômenos, se dão devido a eletricidade estática que adquirimos diariamente. 3 Neste contexto insere-se os processos de eletrização conhecidos há séculos, que são três: eletrização por atrito, eletrização por contato e eletrização por indução. Eletrização por atrito Este processo de eletrização foi o primeiro a se ter conhecimento. Como o próprio nome sugere, ele ocorre ao atritarmos dois corpos, geralmente constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros. Fazendo isso, um deles cederá elétrons enquanto outro receberá. No final, ambos os corpos estarão eletrizados. A Figura 1 esquematiza o processo de eletrização por atrito. Figura 1: Processo de eletrização por atrito Eletrização por contato Para compreender a eletrização por contato, considere duas esferas de metal: a esfera A, eletrizada negativamente e com potencial elétrico negativo e a esfera B que está neutra e, desse modo, possui potencial elétrico nulo. Nesta situação, existe uma diferença de potencial entre as esferas. Quando colocamos ambas em contato, a diferença de potencial elétrico que existe entre elas faz com que os elétrons da esfera B passem de forma espontânea para a esfera de menor potencial. Em linhas gerais, pode-se afirmar que a eletrização por contato ocorre quando dois corpos, sendo um eletrizado e outro inicialmente neutro, entram em contato, fazendo com que o corpo neutro fique com a mesma carga do eletrizado. A Figura 2 apresenta um esquema da eletrização por contato. Figura 2: Processo de eletrização por contato 4 Eletrização por indução Por fim, a eletrização por indução acontece quando um corpo inicialmente neutro é eletrizado pela aproximação de um corpo carregado (indutor), sem que haja contato entre os corpos. Convém salientar que o corpo induzido precisa estar conectado a Terra ou a um corpo maior que possa lhe fornecer elétrons ou que dele os receba num fluxo provocado pela presença do indutor. A Figura 3 exibe a eletrização por indução. Figura 3: Processo de eletrização por indução Assim, em suma chamamos de eletrização por indução o fenômeno de separação de cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Com uma breve explicação dessas o aluno não tem base suficiente para entender que sempre no processo de eletrização por indução, o indutor e o induzido ficam com cargas opostas. CURIOSIDADES Você já levou choque ao abrir a porta de um carro ou ao descer do veículo? Tal choque é oriundo do processo de eletrização por atrito, porque, ao se movimentarem, os automóveis e outros veículos eletrizam-se em virtude do atrito com o ar. 5 Exercícios 1. Se um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado negativamente, ou seja, com excesso de elétrons, pode-se afirmar que: a) Ele permanece neutro; b) Adquire carga positiva; c) Adquire carga negativa; d) Neutraliza eletricamente o outro corpo. 2. A respeito dos processos de eletrização, marque a alternativa incorreta: a) Após a eletrização por contato, os corpos terão cargas elétricas de mesmo sinal. b) Na eletrização por indução, o corpo que inicia o processo já eletrizado é denominado de indutor. c) Ao atritar duas canetas compostas de polietileno, ambas ficam eletrizadas negativamente. d) Após a eletrização por indução, o corpo induzido apresenta carga elétrica de sinal oposto à carga do indutor. 3. (Uespi) Uma pequena esfera condutora A, no vácuo, possui inicialmente carga Q elétrica . Ela é posta em contato com outra esfera, idêntica a ela, mas neutra, e ambas são separadas após o equilíbrio eletrostático ter sido atingido. Esse 10 10 procedimento é repetido mais vezes, envolvendo outras esferas idênticas à esfera A, todas inicialmente neutras. Ao final, a carga da esfera A é igual a: Gabarito 1. Para resolver este exercício devemos o relembrar o que foi discutido acerca dos processos de eletrização. Neste contexto, tem-se que se um corpo neutro é colocado em contato com um corpo carregado eletricamente, as cargas do corpo carregado passam para o neutro através do processo de eletrização por contato. Assim, ambos ficam carregados com cargas iguais. No caso em questão, como se trata de excesso de elétrons, após o contato, ambos ficarão com carga negativa. Portanto, alternativa correta é a letra c. 6 2. Para resolvereste exercício devemos o relembrar o que foi discutido acerca dos processos de eletrização. A alternativa a) está correta, visto que no processo de eletrização por contato os corpos terão cargas de mesmo sinal. Por sua vez, como o corpo previamente eletrizado é chamado de indutor, a alternativa b) também está correta. Enquanto isso, a alternativa d) está certa já que a eletrização por indução é o fenômeno de separação de cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Portanto, a alternativa incorreta é a d), pois só ocorre eletrização por atrito com a fricção de objetos constituídos de materiais diferentes. 3. Para resolver este exercício devemos o relembrar o que foi discutido acerca dos processos de eletrização de eletrização por contato. De acordo com a teoria, pelo fato das esferas serem idênticas, a cada contato a carga será dividida por dois. Visto isso, notou-se as seguintes ocorrências • 2 Q 1° contato: • 2° contato: 24 2 Q Q = • 38 2 Q Q = 3° contato: Extrapolando o padrão exposto, resulta que no 11° contato a carga das esferas 112 Q 11 c) 2 Qserá de . Portanto, a alternativa correta é . Resumo Eletrização por atrito A eletrização por atrito ocorre ao atritarmos dois corpos, geralmente constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros. Fazendo isso, um deles cederá elétrons enquanto outro receberá. No final, ambos os corpos estarão eletrizados com cargas de sinais diferentes. 7 Eletrização por contato A eletrização por contato ocorre quando dois corpos, sendo um eletrizado e outro inicialmente neutro, entram em contato, fazendo com o que o corpo neutro fique com a mesma carga do eletrizado ao final do processo. Eletrização por indução A eletrização por indução acontece quando um corpo inicialmente neutro é eletrizado pela aproximação de um corpo carregado (indutor), sem que haja contato entre os corpos.
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