APOSTILA DE FÍSICA SOBRE ELETRIZAÇÃO

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ELETROSTÁTICA 
PROF.DAVIDSON 
 
 
 
 
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ELETRIZAÇÃO – FÍSICA 3ºANO – 4ºBIMESTRE. 
 
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. 
Por isso, um corpo é chamado neutro se ele tiver número igual de prótons e de elétrons, fazendo com 
que a carga elétrica sobre o corpo seja nula. 
Pela mesma analogia podemos definir corpos eletrizados positivamente e negativamente. 
Um corpo eletrizado negativamente tem maior número de elétrons do que de prótons, fazendo com que 
a carga elétrica sobre o corpo seja negativa. 
Um corpo eletrizado positivamente tem maior número de prótons do que de elétrons, fazendo com que 
a carga elétrica sobre o corpo seja positiva. 
Eletrizar um corpo significa basicamente tornar diferente o número de prótons e de elétrons 
(adicionando ou reduzindo o número de elétrons). 
 
CORPO ELETRICAMENTE NEUTRO E CORPO ELETRIZADO 
 
Um corpo apresenta-se eletricamente neutro quando o número total de prótons e de elétrons está em 
equilíbrio na sua estrutura. 
Quando, por um processador qualquer, se consegue desequilibrar o número de prótons com o número 
de elétrons, dizemos que o corpo está eletrizado. O sinal desta carga dependerá da partícula que estiver em 
excesso ou em falta. Por exemplo, se um determinado corpo possui um número de prótons maior que o de 
elétrons, o corpo está eletrizado positivamente, se for o contrário, isto é, se haver um excesso de elétrons o 
corpo é dito eletrizado negativamente. 
 
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO 
 
ELETRIZAÇÃO POR ATRITO 
 
Ao atritarmos dois corpos de substâncias diferentes, inicialmente neutros, haverá a transferência de 
elétrons de um para o outro, de modo que um estará cedendo elétrons, ficando eletrizado positivamente, ao 
passo que o outro estará recebendo elétrons ficando eletrizado negativamente. 
 
Corpo que fica eletrizado 
CEDEU elétrons Positivamente 
RECEBEU elétrons Negativamente 
 
A eletrização por atrito é mais intensa entre corpos isolantes do que entre condutores, pois nos 
isolantes as cargas elétricas em excesso permanecem na região atritada, ao passo que nos condutores, além 
de se espalharem por todo ele, há uma perda de carga para o ambiente. 
Vejamos uma experiência fácil de ser feita. Materiais, inicialmente, eletricamente neutros: 
• tubo de vidro (tubo de ensaio, por exemplo) 
• pedaço de lã 
Procedimento: Esfrega-se vigorosamente o pedaço de lã no tubo de vidro, tomando o cuidado de fazê-
lo sempre na mesma região. 
 
 
 
Em seguida, separamos os dois e notamos que há, entre eles uma força de atração: 
 
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Isso se deve ao fato de a lã ter retirado elétrons do tubo de vidro, tornando-o eletrizado 
positivamente, enquanto ela eletrizou-se negativamente. Repetindo a experiência só que atritando um pedaço 
de lã com um pedaço de seda, notamos que a seda retira elétrons da lã, o que nos permite concluir que 
dependendo do material com o qual será atritada, a lã pode adquirir carga positiva ou negativa. Tal fato levou à 
elaboração de uma tabela denominada série tribo-elétrica, na qual a substância que se lê primeiro adquire 
carga positiva e a seguinte carga negativa. 
 
 
 
SUBSTÂNCIA 
 
– Sempre que atritamos dois corpos de substâncias 
diferentes surgem, na região atritada, cargas 
elétricas de sinais opostos. 
 
 
– Tal fato é mais facilmente observável entre 
isolantes. 
 
 
 
 
– Na série tribo-elétrica, a substância que se lê 
primeiro eletriza-se positivamente. 
Vidro 
Mica 
 
 
Lã 
Pele de gato 
Seda 
Algodão 
Ebonite 
Cobre 
 
Enxofre 
Celulóide 
 
ELETRIZAÇÃO POR CONTATO 
 
Algumas vezes tomamos choque ao tocarmos a maçaneta da porta de um automóvel, ou um móvel de 
aço no qual não há nenhum tipo de instalação elétrica que pudesse justificá-lo. Esse fenômeno está 
relacionado com o processo de eletrização por contato. Consideremos uma esfera de metal eletrizada 
negativamente (esfera A) e uma outra esfera de metal eletricamente neutra (esfera B), como na figura abaixo. 
 
 
 
Como o condutor A está eletrizado negativamente, todos os seus pontos estão com o mesmo potencial 
elétrico negativo ao passo que o condutor B tem potencial elétrico nulo, pois está eletricamente neutro. 
Ao estabelecermos o contato entre ambos através de um fio condutor, haverá passagem de cargas 
elétricas (elétrons livres) num único sentido (corrente elétrica) pelo fio, pois uma de suas pontas estará com o 
potencial elétrico negativo de A e a outra com o potencial nulo, ou seja, haverá uma diferença de potencial 
elétrico (ddp) nos terminais do fio. 
Os elétrons irão, espontaneamente, do menor potencial elétrico (negativo) para o maior potencial 
elétrico (nulo), ou seja, do condutor A para o condutor B. 
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A cada elétron que A perde, seu potencial elétrico aumenta. O condutor B, por sua vez, a cada elétron 
que ganha, tem seu potencial elétrico diminuído. Essa troca de elétrons continuará acontecendo enquanto 
houver diferença de potencial elétrico nos terminais do fio, isto é, enquanto os potenciais elétricos de A e B 
forem diferentes. Quando os potenciais elétricos se igualarem, dizemos que se atingiu o equilíbrio eletrostático 
e o condutor B, que antes estava neutro, agora está eletrizado, cessando a troca de elétrons. Como os 
potenciais elétricos finais são iguais, os dois condutores terão cargas elétricas de mesmo sinal e se forem 
esféricos, essas cargas serão diretamente proporcionais aos respectivos raios. 
 
 
 
 Caso os condutores tenham mesmas dimensões, suas cargas elétricas finais serão iguais. 
 
 
 
 Importante – Como só há troca de cargas elétricas entre os dois condutores, temos um sistema 
eletricamente isolado e dessa forma podemos aplicar o princípio da conservação das cargas elétricas. 
 
 
 
Repetindo o processo com o condutor A eletrizado positivamente e B neutro. 
 
 
 
Tudo se passa como se as cargas positivas tivessem migrado de A para B. Como o número de cargas 
positivas de A diminui, seu potencial elétrico também e como B passa a ter cargas positivas em excesso, seu 
potencial elétrico aumentará até que ambos se igualem. Atingido o equilíbrio eletrostático, as cargas finais de A 
e B terão mesmo sinal, pois seus potenciais elétricos serão iguais. 
 
 
 
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Os elétrons livres irão, espontaneamente, do menor potencial elétrico (potencial de B = nulo) para o 
maior potencial elétrico (potencial de A = positivo). 
 
 
 
ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO 
 
Nesse caso não há contato entre os corpos eletrizados. Basta aproximar um corpo carregado, o 
indutor, do corpo neutro a ser carregado, o induzido. 
 
 
 
Quando aproximamos um bastão 
eletrizado, os elétrons livres se deslocam, neste 
caso, atraídos pelo bastão positivo. A região 
oposta fica com falta de elétrons e, portanto com 
excesso de cargas positivas, provocando uma 
polarização. 
 
 
Ligamos então o induzido por um fio à 
Terra. Surge um fluxo de elétrons da Terra para o 
induzido, para neutralizar as cargas positivas. 
 
 
Desfazemos a ligação com a Terra, e em 
seguida afastamos o indutor, a esfera então ficará 
com excesso de carga negativa. 
 
 
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Estas cargas se distribuem de modo a 
ficarem o máximo possível afastadas umas das 
outras, se concentrando na superfície da esfera. 
Eletrizamos um corpo por indução, sem a 
necessidade de tocar corpos. 
 
 
CONDUTORES E ISOLANTES 
 
Discutiremos a seguir dois outros conceitos fundamentais (condutor e isolante) os quais, formam a 
base para a Eletrostática. 
Denominamos condutor elétrico todo meio material que permite a movimentação de cargas elétricas 
no seu interior. Se essa movimentação não puder ocorrer, o meio constituiráum isolante elétrico. Os 
condutores elétricos mais comuns são metais, que se caracterizam por possuírem grande quantidade de 
elétrons-livres, ou que estão fracamente ligados ao átomo. O movimento dos elétrons em um dado condutor 
pode ser influenciado por diferentes fatores, entre eles a temperatura. Neste caso, o movimento eletrônico não 
é ordenado sendo algumas vezes até caótico e imprevisível. Mas, em certas condições este movimento pode 
ser ordenado, constituindo ai uma corrente elétrica. 
Para simular o comportamento dos condutores e isolantes, vejamos o exemplo: 
• Se colocarmos um pedaço de madeira tocando, simultaneamente duas esferas, uma eletrizada 
e a outra neutra, notaram que as cargas em cada esfera permanecerão inalteradas e, 
portanto não haverá transferência de carga de uma esfera para a outra. 
• Agora, se no lugar de um pedaço de madeira usamos um metal, como por exemplo, um prego, 
notamos que acontecerá rapidamente uma redistribuição de cargas entre as duas esferas, 
até que ambas fiquem igualmente carregadas. 
 
ELETROSCÓPIOS 
 
Os eletroscópios são instrumentos destinados a verificar a existência de carga elétrica em um 
determinado corpo. 
 
ELETROSCÓPIO DE FOLHAS 
 
O eletroscópio mostrado na figura é do tipo folhas ( o 
mais conhecido). 
Esse tipo de eletroscópio é formado por 
duas finas lâminas de ouro presas numa das 
extremidades de uma haste metálica, sendo que 
na outra extremidade dessa mesma haste é 
presa uma esfera de material condutor. Tal 
sistema é acondicionado dentro de uma ampola 
de vidro, suspenso e totalmente isolado. 
Funcionamento: quando se aproxima 
um corpo eletrizado da esfera condutora, as 
lâminas de ouro do eletroscópio se abrem, pois o 
corpo eletrizado induz na esfera condutora, cargas de sinal contrário às dele, produzindo 
assim a repulsão entre as folhas. Os eletroscópios detectam apenas se um corpo está ou não 
eletrizado, não detectando o tipo de sinal de sua carga. 
 
 
ELETROSCÓPIO DE PÊNDULO 
 
A princípio tem funcionamento idêntico ao eletroscópio de folhas, exceto pela sua construção. Para 
descobrir se um corpo está ou não eletrizado, basta aproximá-lo da esfera (inicialmente neura). Se a esfera 
não se mover, o corpo está descarregado. A exemplo do eletroscópio de folhas, não é possível saber o tipo de 
carga do corpo eletrizado. 
 
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LEI DE COULOMB 
 
Esta lei, formulada por Charles Augustin Coulomb, refere-se às forças de interação (atração e 
repulsão) entre duas cargas elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa desprezível. 
Lembrando que, pela terceira Lei de Newton, estas forças de interação têm intensidade igual, 
independente do sentido para onde o vetor que as descreve aponta. 
O que a Lei de Coulomb enuncia é que: 
A intensidade da força elétrica de interação entre cargas 
puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos 
módulos de cada carga e inversamente proporcional ao 
quadrado da distância que as separa. 
Ou seja: 
 
 
 
 
Onde a equação pode ser expressa por uma igualdade se considerarmos uma constante k, que 
depende do meio onde as cargas são encontradas. O valor mais usual de kO é considerado quando esta 
interação acontece no vácuo, e seu valor é igual a: kO = 9 . 109 N. m2/C2 
Então podemos escrever a equação da lei de Coulomb como: 
 
 
 
 
Onde: 
F = força eletrostática 
kO = constante eletrostática do meio 
Q1 e Q2 = cargas elétricas 
d = distância entre as cargas elétricas 
 
Para se determinar se estas forças são de atração ou de repulsão utiliza-se o produto de suas cargas, 
ou seja: 
Q1.Q2 > 0 → forças de repulsão Q1.Q2 < 0 → forças de atração 
K . |Q1|.|Q2| 
d2 
F =