Aula 1- 3° ano

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ESCOLA ESTADUAL CARMO GIFFONI Disciplina: Física 
 Rua do Colar, 85 - Jatobá Professora: Daniela Ribeiro 
 Belo Horizonte- MG Ensino Médio 
 
UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): Eixo Temático VI: Eletricidade e Magnetismo – Tema 14: Eletrostática 
OBJETO DE CONHECIMENTO: 40. Processos de eletrização 
HABILIDADE(S): 40.1. Compreender os fenômenos eletrostáticos e suas aplicações. 
 
Vamos iniciar aqui o estudo da Eletricidade. Esta parte 
da Física estuda os efeitos de uma propriedade 
chamada carga elétrica. 
 
É a Eletricidade que explica o funcionamento de 
aparelhos como chuveiros, ventiladores, telefones, etc. 
Ela é um dos alicerces da sociedade moderna. 
Conseguimos notar sua vital importância quando ela 
nos falta. 
 
A palavra eletricidade deriva da palavra 
grega elektron, que significa âmbar, material fóssil 
que resulta do endurecimento da seiva de alguns tipos 
de árvores que viveram há milhões de anos. 
Para entendermos a eletricidade, precisamos antes entender alguns conceitos básicos. 
 
1. Carga Elétrica 
1.1. Carga elementar 
 
Menor quantidade de carga que pode ser encontrada na natureza. 
 
 
 
1.2. Quantização da carga elétrica 
 
A carga elétrica é quantizada, ou seja, sempre um múltiplo do valor da carga elétrica elementar. A carga 
de um corpo é dada pela equação: 
 
A carga elétrica é uma propriedade das partículas 
elementares que compõem o átomo. 
 
Toda matéria é constituída de átomos (Átomo é 
uma unidade básica de matéria), que, por sua vez, 
são constituídos de partículas subatômicas: 
 
Prótons (carga positiva); 
Nêutrons (não possui carga); 
Elétrons (carga negativa) 
 
O número de prótons e nêutrons no núcleo é 
variável. Porém, em qualquer caso, em um átomo, o 
número de prótons é igual ao de elétrons. 
 
 
Q= Carga elétrica, medida em coulomb no SI. 
n= quantidade de cargas elementares, grandeza adimensional de valor inteiro (n=1, 2, 3, 4...). 
e= carga elétrica elementar, 1,6x10-19 C 
 
Exemplo: calcule a carga elétrica de um corpo que possui excesso de 24x1012 elétrons. Considere o 
módulo da carga elementar igual a 1,6x10-19 C. 
 
Resolução: 
 
Temos o n, que é o número de elétrons em excesso e o valor da carga elementar. Para encontrarmos o Q, 
basta substituir na fórmula acima: 
 
 
 
Aplicando a regra de multiplicação de potenciação de mesma base, teremos: 
 
 
 
 
1.3. Elétrons Livres 
 
São os elétrons que seus encontram na camada de 
valência que estão prontos para seus desprenderem do 
átomo gerando corrente elétrica. 
 
Fracamente ligado ao átomo. São fundamentais para a 
condução elétrica. O movimento dos elétrons livres produz 
a corrente elétrica. 
 
Quanto maior a distância entre o Núcleo e um elétron, 
menor é a força com que eles se atraem. 
 
2. Princípios da eletrostática 
 
Todo o estudo da eletricidade norteia-se por dois princípios: 
 
2.1. Princípios da atração e repulsão 
 
"Duas cargas elétricas de mesmo sinal se repelem, e de sinais contrários se atraem". 
 
I. Entre dois elétrons existe um par de forças de repulsão. 
 
 
II. Entre dois prótons existe um par de forças de repulsão. 
 
 
III. Entre um próton e um elétron existe um par de forças de 
atração. 
 
2.2. Princípio da conservação da carga elétrica: 
 
A somatória da carga elétrica de um sistema 
eletricamente isolado é constante. 
 
A soma algébrica das cargas antes e depois de um 
processo de transferência deve ser a mesma. 
 
Carga elétrica não pode ser criada ou destruída, elas 
são transferidas. Implica que a carga total do universo 
é constante. 
 
 
3. Eletrização 
 
Processo de retirar ou acrescentar elétrons a 
um corpo neutro (corpo neutro é o corpo que 
possui número igual de prótons e de elétrons, 
fazendo com que a carga elétrica sobre ele 
seja nula) para que este passe a estar 
eletrizado, ou seja, terá um número diferente 
de prótons e elétrons (corpo não neutro). 
 
A única modificação que um átomo pode sofrer 
sem que haja reações de alta liberação e/ou 
absorção de energia é a perda ou ganho de 
elétrons. 
 
Há transferência de elétrons de um corpo para 
o outro (perderá elétrons o átomo que exercer 
menor força sobre eles). 
 
3.1. Condutores e Isolantes 
 
São materiais que se comportam de maneiras opostas em relação à passagem de corrente elétrica. 
Enquanto os condutores permitem a movimentação dos elétrons, os isolantes dificultam essa 
movimentação. 
 
a) Materiais condutores: as cargas elétricas se movimentam com mais liberdade em função dos 
elétrons livres presentes na sua camada de valência. Podem ser sólidos (cobre e prata), líquidos 
(solução de NaCl) ou gasosos. 
 
b) Materiais isolantes (dielétricos): ausência ou pouca presença de elétrons livres. Os elétrons são 
fortemente ligados ao núcleo, inibindo sua movimentação. Ex: borracha, isopor, madeira, vidro, etc. 
 
c) Materiais semicondutores: podem se comportar como condutor ou como um isolante mediante as 
condições físicas. Ex: silício e germânio. 
 
Como um corpo se eletriza? 
 
3.2. Processos de eletrização 
 
a) POR ATRITO 
 
 Antes da eletrização: dois corpos distintos neutros. 
 
 Depois da eletrização: dois corpos eletrizados com cargas iguais de sinais opostos (pode ocorrer 
a passagem de elétrons de um corpo para outro). 
 
Não acontece entre metais porque eles são bons condutores e a descarga é muito rápida, não 
conseguindo mantê-los eletrificado. 
 
Como sabemos qual material ficou eletricamente positivo e qual ficou eletricamente negativo? 
 
Série triboelétrica: ordena os materiais que se 
eletrizam por atrito quanto à facilidade de ficarem 
carregados positivamente. 
 
Assim, se eletrizarmos um material mostrado na 
parte de cima da série com um material mostrado 
na parte de baixo, o material de cima ficará 
eletrizado positivamente e o material de baixo 
ficará eletrizado negativamente. 
 
 
b) POR CONTATO 
 
 Antes da eletrização: dois corpos condutores, um eletrizado e o outro neutro. 
 
 Depois da eletrização: dois corpos eletrizados com cargas iguais em módulo. A soma das cargas 
dos corpos é igual antes e após o contato, se o sistema for eletricamente isolado. 
 
 
 
 
Nessa eletrização, utilizam-se os elétrons livres em excesso presentes na superfície dos materiais que 
sofrem esse processo. Só acontece em materiais condutores, visto que os materiais isolantes não 
possuem elétrons livres. 
Exemplos 
1) Um corpo condutor A com carga é posto em contato com outro corpo neutro . 
Resolução: 
 
2) Um corpo condutor A com carga é posto em contato com outro corpo condutor B com 
carga . 
Resolução: 
 
Na eletrização por contato, os corpos condutores ficam eletrizados com cargas de mesmo sinal, e não 
necessariamente em mesma intensidade. 
 
c) POR INDUÇÃO 
 
Quando um corpo neutro é colocado próximo de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles. É 
chamada indução eletrostática. 
 
Veja no esquema a seguir como se eletriza um corpo por indução: 
 
 
 
 
Inicialmente, há a esfera A neutra e a 
esfera B com carga positiva. 
 
 
 
Indutor Induzido 
 
 
 
 
 
As esferas A e B são aproximadas e ocorre 
uma separação de cargas na esfera A. 
 
 
 
 
 
A esfera A é conectada a terra por um 
condutor de forma que os elétrons da terra 
sobem e neutralizam as cargas positivas 
dessa esfera. 
 
 
 
 
A esfera A, agora carregada negativamente, é 
desligada da terra e separada da esfera. 
 
A carga elétrica final do condutor que estava 
neutro sempre possui sinal oposto à do 
indutor. 
 
 
 
 
 
Pelo processo da indução elétrica podem-se separar 
cargas num condutor. 
 
Enquanto esta separação de cargas permanecerem, a 
esfera adquire configuração de um "dipolo elétrico" (cargaspositivas e negativas concentradas em regiões opostas, 
assim como na figura ao lado). 
 
Um polo terá "excesso de X elétrons", o outro terá "falta 
de X elétrons". Após a separação os X elétrons livres se 
redistribuem deixando a esfera despolarizada e neutra, 
como originalmente estava. Chamamos esse processo de 
polarização. A esfera fica polarizada, mas não eletrizada. 
Agora é a sua vez, faça os exercícios do PET- Volume 1, semanas 1 e 2, abaixo: 
1) Responda: 
 
a) Por que não é possível eletrizar duas barras metálicas pelo processo de eletrização por atrito? 
 
b) Por que não é possível eletrizar dois isolantes pelo processo de eletrização por contato? 
 
c) Por que não é possível eletrizar um isolante pela polarização? 
 
2) Atrita-se uma placa de vidro com um pano de lã, inicialmente neutros, e faz-se a lã entrar em contato 
com uma bolinha de cortiça (material de algumas rolhas), também inicialmente neutra, suspensa por 
um fio isolante. Ao aproximar a placa da bolinha, constata-se que ocorre atração entre elas. Justifique. 
 
3) Considere um eletroscópio* de folhas descarregado (figura ao lado). São 
realizadas as seguintes operações: 
 
1ª: Aproxima-se da esfera do eletroscópio um corpo eletrizado positivamente; 
2ª: Liga-se o eletroscópio à terra, usando um fio-terra; 
3ª: Desfaz-se a ligação com a terra e, a seguir, afasta-se o corpo eletrizado. 
 
Indique o que acontece em cada operação e determine o sinal da carga do 
eletroscópio após essas operações. 
 
* O eletroscópio de folhas é um instrumento utilizado para detectar e medir cargas 
elétricas. Ele funciona da seguinte maneira: aproxima-se um material eletrizado da 
esfera condutora. Pelo processo de indução, as cargas de mesmo sinal do material 
eletrizado são repelidas para as duas folhas metálicas. Como as folhas ficam 
carregadas com cargas de mesmo sinal, elas tendem a se afastar. 
 
Situação Comentário Sinal 
1° 
2° 
3° 
 
Um exemplo de eletrização por indução é a ocorrência 
de raios. Os raios se formam quando certa região de 
uma nuvem acumula excesso de carga elétrica, positiva 
ou negativa. Se isso ocorre, o raio é o meio de desfazer 
a tensão, por meio da transmissão da eletricidade. 
Em geral, há uma área de carga positiva no alto das 
nuvens, uma área negativa no miolo e uma pequena 
área positiva embaixo. Quando uma nuvem está 
carregada eletricamente, ela induz na superfície terrestre 
cargas de sinais contrários, criando um campo elétrico 
entre a nuvem e a superfície. Se o campo elétrico for 
muito intenso, o ar pode funcionar como condutor de 
eletricidade, acarretando uma descarga elétrica.