CARGA E ELETRIZAÇÃO

Prévia do material em texto

Introdução 
Eletrização 
Condutores e isolantes 
Carga elétrica 
Quantidade de carga elétrica 
Princípio da conservação das quantidades de carga elétrica 
Prefixos gregos 
Eletrização por atrito 
Eletrização por contato – corpos de mesmo tamanho 
Eletrização por contato – corpos de tamanhos diferentes 
Eletrização por indução 
Eletroscópio 
Gerador de Van de Graaff 
Curiosidade 
Exercícios 
A eletricidade foi descoberta 
na Grécia antiga (séc. VI a.C.). 
Conta-nos a história que o 
filósofo Tales de Mileto 
observou o seguinte 
fenômeno: ao atritar uma 
pedra de âmbar na pele de 
um animal, provavelmente 
uma ovelha, e depois 
aproximá-la de objetos leves, 
tais como pena de passarinho 
e pedacinhos de palha, estes 
eram atraídos pelo âmbar. 
Tales descobrira a eletricidade 
estática. 
Matéria Átomos 
Núcleo 
Prótons 
Nêutrons 
Eletrosfera Elétrons 
Próton Positivo +e 
Nêutron Nulo 0 
Elétron Negativo __e 
Partícula Carga Massa 
Próton +e 1,672 . 10 – 27 kg 
Elétron – e 9,1 . 10 – 31 kg 
Nêutron 0 1,672 . 10 – 27 kg 
A carga elementar (e) possui valor dado por: e = 1,6 . 10 – 19 C 
Quark Símbolo Carga (e) 
Up u +2/3
Down d –1/3
Top t +2/3
Botton b –1/3
Estranho s –1/3
Charm c +2/3
Os físicos Murray Gell-Mann e George Zweig propuseram que prótons e 
nêutrons são constituídos de “quarks”. 
Temos: 
Próton 
u 
u 
d 
Nêutron 
u 
d d 
Corpo 
Neutro Prótons = Elétrons 
Eletrizado P ≠ E 
Positivo P > E 
Negativo P < E 
 O corpo neutro ficará POSITIVO se PERDER elétrons. 
 
 O corpo neutro ficará NEGATIVO se GANHAR elétrons. 
 O processo de transferência de partículas elementares 
ocorre apenas a nível de eletrosfera, ou seja, o 
número de prótons do átomo permanece constante. 
Um material é chamado de condutor 
elétrico quando há nele grande 
quantidade de portadores de carga 
elétrica que podem se movimentar com 
grande facilidade. 
Um material é chamado de isolante 
elétrico (ou dielétrico) quando não há 
nele grande quantidade de portadores 
de carga elétrica que podem se 
movimentar com grande facilidade. 
Imagens: http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/Eletromagnetismo/CondutorIsolante/CondutorIsolante.html 
Carga elétrica é uma propriedade inerente a determinadas 
partículas elementares (os elétrons e os prótons – os portadores 
da carga elétrica), que proporciona a elas a capacidade de 
interações mútuas, de natureza elétrica. 
O francês Charles Du Fay, por volta de 1700, descobriu experimentalmente que 
corpos friccionados (eletrizados) podem atrair ou repelir outros corpos 
eletrizados. Du Fay realizou os seguintes experimentos: 
 
1. Friccionou dois pedaços de vidro com seda, eletrizando-os. A seguir, 
aproximou-os e verificou que eles se repeliram. 
 
2. Friccionou dois corpos de âmbar com lã, eletrizou-os. A seguir, 
aproximou-os e verificou que eles se repeliram. 
 
3. Finalmente aproximou um pedaço de vidro eletrizado do âmbar, também 
eletrizado; verificou que eles se atraíram. 
A conclusão foi a seguinte: há dois tipos de eletricidade; uma delas é inerente 
ao vidro, e a outra é inerente ao âmbar, pois esses dois materiais se atraíram. 
Du Fay denominou as cargas elétricas do vidro de eletricidade vítrea e as 
cargas elétricas do âmbar e outras resinas de eletricidade resinosa. 
Mais tarde Benjamin Franklin simplificou a nomenclatura e chamou a 
eletricidade vítrea de positiva e a resinosa de negativa. Desde então se 
estabeleceu um dos princípios fundamentais da eletricidade: 
• Corpos eletrizados com cargas positivas se repelem. 
 
• Corpos eletrizados com cargas negativas se repelem. 
 
• Corpos eletrizados com cargas de sinais contrários se atraem. 
+ + 
_ _ 
+ _ Atração 
Repulsão 
Repulsão 
+ 0 Atração 
0 _ Atração 
Cargas de mesmo sinal se 
repelem e cargas de sinais 
contrários se atraem. 
Um corpo neutro 
sempre é atraído por 
um corpo eletrizado. 
É uma grandeza escalar associada à carga elétrica, definida por: 
Q n e   n P E 
ΔQ → Quantidade de carga elétrica 
n → número de cargas elementares em excesso 
e → carga elétrica elementar (e = 1,6 . 10 – 19 C) 
P → número de prótons 
E → número de elétrons. 
Final InicialQ Q Q  
191,6 10e C 
Em um sistema eletricamente isolado a soma das 
quantidades de carga permanece inalterada. 
INICIAL FINALQ Q   
 O corpo neutro ficará POSITIVO se PERDER elétrons. 
 
 O corpo neutro ficará NEGATIVO se GANHAR elétrons. 
Clique seguidamente em uma parte limpa do slide. 
PREFIXO SÍMBOLO VALOR 
mili m 10–3 
micro µ 10–6 
nano n 10–9 
pico p 10–12 
quilo k 103 
mega M 106 
giga G 109 
tera T 1012 
Na eletrização por atrito os corpos 
adquirem cargas de mesmo módulo e 
sinais contrários. 
Série Triboelétrica 
Pele humana seca + 
Couro 
Pele de coelho 
Vidro 
Cabelo humano 
Fibra sintética (nylon) 
Lã 
Pele de gato 
Seda 
Alumínio 
Papel 
Algodão 
Madeira 
Borracha 
Isopor 
Plástico – 
Contato 
Mesma dimensão 
Dimensões diferentes 
Na eletrização por contato os corpos adquirem cargas de 
mesmo sinal. 
Final
soma das cargas iniciais
número de corpos
Q
 
  
 






































  





















Q 0 2
Q
2
Q






































  





















Q 0
2
Q
2
Q
Observação: 
Se os corpos forem esferas de 
tamanhos diferentes, vale a 
relação: 
 Final de X
soma das cargas iniciais
raio de X
soma dos raios
Q
 
  
 
X Y 
 Final de Y
soma das cargas iniciais
raio de Y
soma dos raios
Q
 
  
 
 



















Q 0
2
Q






































Q
 





















Q Q
 0

















 





















Q2
QQ



















Q2
QQ



















Q
2
Q
Q



















Q

2
QQ



















Q
Na eletrização por indução os corpos adquirem cargas de sinais contrários. 
 
Obs: O indutor somente deverá ser afastado do induzido depois que o 
aterramento for desfeito. 
(UFPel) Recentemente foi inaugurado o LHC, um grande acelerador de 
partículas que deverá permitir a recriação das condições do universo logo 
após o “Big Bang”. 
De acordo com as teorias atuais, os prótons e os nêutrons são formados, cada 
um, por três partículas elementares chamadas de quarks. Existem doze tipos 
de quarks na natureza, mas os prótons e nêutrons são formados por apenas 
dois tipos. O quark up (u) possui carga elétrica positiva igual a 2/3 do valor da 
carga elétrica elementar (e), enquanto o quark down (d) possui carga elétrica 
negativa igual a 1/3 do valor da carga elétrica elementar. 
Assinale a alternativa que representa a composição do próton (p) e do 
nêutron (n), respectivamente: 
a) (p) u, d, d – (n) u, d, u. 
b) (p) d, d, u – (n) d, d, d. 
c) (p) u, u, u – (n) u, d, u. 
d) (p) u, u, d – (n) u, d, d. 
e) (p) u, u, d – (n) u, u, u. 
Um estudante entrega ao seu professor um relatório de suas 
experiências e nele contém as medidas das cargas elétricas de 4 
corpos: 
– A: 6,4 · 10–19 C 
– B: 1,6 · 10–20 C 
– C: 2,5 · 10–19 C 
– D: 0,8 · 10–18 C 
Sabendo que a carga elementar é de 1,6 · 10 –19 C, qual (is) 
medida(s) está (ão) fisicamente corretas: 
a) apenas A. 
b) apenas A e B. 
c) apenas A e D. 
d) apenas C. 
e) apenas B e C. 
Série Triboelétrica 
+ 
– 
(UFSCar-SP) Atritando vidro com lã, o vidro 
se eletriza com carga positiva e a lã, com 
carga negativa.Atritando algodão com 
enxofre, o algodão adquire carga positiva e 
o enxofre, negativa. 
Porém, se o algodão for atritado com lã, o 
algodão adquire carga negativa e a lã, 
positiva. Quando atritado com algodão e 
quando atritada com enxofre, o vidro 
adquire, respectivamente, 
carga elétrica: 
a) positiva e positiva. 
b) positiva e negativa. 
c) negativa e positiva. 
d) negativa e negativa. 
e) negativa e nula. 
(UNIFOR) Duas pequenas esferas idênticas estão eletrizadas com 
cargas de 6,0 µC e –10 µC, respectivamente. Colocando-se as 
esferas em contato, o número de elétrons que passam de uma 
esfera para a outra vale: 
a) 5,0 . 1013 
b) 4,0 . 1013 
c) 2,5 . 1013 
d) 4,0 . 106 
e) 2,0 . 106 
 
Dado: carga elementar e = 1,6 . 10 –19 C 
(UCS) Uma esfera condutora eletrizada com carga Q = 6,0 
pC é colocada em contato com outra, idêntica, eletrizada 
com carga q = –2,0µC. Admitindo-se que haja troca de 
cargas apenas entre essas duas esferas, o número de 
elétrons que passa de uma esfera para outra até atingir o 
equilíbrio eletrostático é: 
Dado: carga elementar = 1,60 ⋅ 10–19C. 
a) 5,00 ⋅ 1019 
b) 2,50 ⋅ 1016 
c) 5,00 ⋅ 1014 
d) 2,50 ⋅ 1013 
e) 1,23 ⋅ 1013 
(Fatec-SP) Considere três esferas metálicas, X, Y e Z, de 
diâmetros iguais. Y e Z estão fixas e distantes uma da 
outra o suficiente para que os efeitos da indução 
eletrostática possam ser desprezados. A situação inicial 
das esferas é a seguinte: X neutra Y carregada com carga 
+Q e Z carregada com carga –Q. As esferas não trocam 
cargas elétricas com o ambiente. 
Fazendo-se a esfera X tocar primeiro na esfera Y e depois 
na esfera Z, a carga final de X será igual a: 
a) zero 
b) 2Q/3 
c) –Q/2 
d) Q/8 
e) –Q/4 
Uma esfera condutora de raio RA = 3 m está eletrizada 
com carga QA = 6,0 nC e é colocada em contato com uma 
outra esfera condutora de raio RB = 9 m eletrizada com 
carga QB = –20,0 nC. Admitindo-se que haja troca de 
cargas apenas entre essas duas esferas, qual a carga 
final de cada esfera ao atingir o equilíbrio eletrostático? 
(FUVEST) Quando se aproxima 
um bastão B, eletrizado 
positivamente, de uma esfera 
metálica, isolada e inicialmente 
descarregada, observa-se a 
distribuição de cargas 
representada na figura abaixo. 
Mantendo o bastão na mesma 
posição, a esfera é conectada à 
Terra por um f o condutor que 
pode ser ligado a um dos pontos 
P, R ou S da superfície da esfera. 
Indicando por (→) o sentido do 
fluxo transitório (f) de elétrons (se 
houver) e por (+), (–) ou (0) o sinal 
da carga final (Q) da esfera, o 
esquema que representa f e Q é: 
Em uma esfera metálica oca, carregada positivamente, são encostadas esferas 
metálicas menores, presas a cabos isolantes e inicialmente descarregadas. 
As cargas que passam para as esferas menores, I e II, são, respectivamente: 
A) zero e negativa. 
B) zero e positiva. 
C) positiva e negativa. 
D) positiva e zero. 
E) negativa e positiva. 
(Uftm) A indução eletrostática consiste no fenômeno da separação de 
cargas em um corpo condutor (induzido), devido à proximidade de outro 
corpo eletrizado (indutor). 
Preparando-se para uma prova de física, um estudante anota em seu 
resumo os passos a serem seguidos para eletrizar um corpo neutro por 
indução, e a conclusão a respeito da carga adquirida por ele. 
Passos a serem seguidos: 
 I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo. 
 II. Conectar o induzido à Terra. 
 III. Afastar o indutor. 
 IV. Desconectar o induzido da Terra. 
Conclusão: No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de 
sinais iguais às do indutor. 
Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que, para ficar 
correto, ele deverá 
a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está correta. 
b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está errada. 
c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada. 
d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está correta. 
e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada. 
(UECE – Mod.) A série triboelétrica a seguir é uma lista de 
substâncias, de modo que cada uma se eletriza com carga positiva 
quando atritada com qualquer outra substância que a segue na lista: 
Um gato escorrega para baixo em uma vara de plástico e cai dentro 
de uma cuba metálica, x, que repousa sobre uma placa isolante. Duas 
outras cubas idênticas, y e z, apoiadas na placa, estão em contato 
com entre si, mas nenhuma faz contato com x. Quando o gato cai em 
x, a placa se quebra e todas as cubas caem, separadas, sobre o 
soalho isolado. O gato abandona a cuba x e foge. 
Ao final deste processo: 
a) x adquire carga positiva, y negativa e z positiva. 
b) x adquire carga negativa, y positiva e z negativa. 
c) somente x adquire carga positiva. 
d) x, y e z têm cargas positivas. 
e) x, y e z têm cargas negativas. 
Use a seta de navegação para voltar ao menu inicial. 
	8: Off
	9: Off
	10: Off
	11: Off
	12: Off
	Check Box2: Off
	Check Box3: Off
	Check Box4: Off
	Check Box5: Off
	Check Box6: Off
	Texto5: 
	Texto6: 
	Texto3: 
	Texto4: 
	Texto7: 
	Texto8: 
	Texto9: 
	Texto10: 
	Texto11: 
	Texto12: 
	Texto13: 
	Texto14: 
	Texto15: 
	Texto16: 
	Texto17: 
	Texto18: 
	Texto19: 
	Texto20: 
	Texto21: 
	Texto22: 
	Texto23: 
	Texto24: 
	Texto25: 
	Texto26: 
	Texto27: 
	Texto28: 
	Texto29: 
	Texto30: 
	13: Off
	14: Off
	15: Off
	16: Off
	17: Off
	18: Off
	19: Off
	20: Off
	21: Off
	22: Off
	23: Off
	24: Off
	25: Off
	26: Off
	27: Off
	28: Off
	29: Off
	30: Off
	31: Off
	32: Off
	33: Off
	34: Off
	35: Off
	36: Off
	37: Off
	38: Off
	39: Off
	40: Off
	41: Off
	42: Off
	43: Off
	44: Off
	45: Off
	46: Off
	47: Off
	48: Off
	49: Off
	50: Off
	51: Off
	52: Off
	R35: