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+ + + + + + + + + + + + + + + - + + - - + + - - A B + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + - + + + + + + + + A B- + - + - + - + - + - + - + +q indutor induzido Casca Interna -q + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Casca Interna +q +- + + - - + + - - FA FR +q +q Esfera Neutra + + + + Corpo eletrizado FA > FR 2 FÍ SI CA II de um condutor eletrizado de tamanho convencional. Logo, ao colocarmos um condutor eletrizado em contato com a Terra, as cargas livres passarão à Terra. Ou seja: Sempre que um condutor isolado for ligado à Terra, suas cargas serão neutralizadas. Por outro lado, sabemos que, ao inserir cargas num material isolante, ela ficará restrita à área de inserção e não irá se distribuir por toda sua superfície. Logo, se, no processo de eletrização por contato, um dos corpos for isolante, as cargas que ele receber ficarão restritas à área de contato. Conclusão: na eletrização por contato, se os corpos forem idên- ticos, ficarão eletrizados com cargas de mesmo módulo e mesmo sinal. Se não forem idênticos, as cargas não serão de mesmo módulo, mas os sinais serão os mesmos. Eletrização por indução O corpo condutor B, abaixo, está, inicialmente, eletricamente neutro. A aproximação do corpo A, eletrizado positivamente, irá exercer uma atração sobre os elétrons livres de B, fazendo com que eles se acumulem na extremidade próxima a A, como na figura abaixo. Embora B continue neutro, ocorreu nele uma separação de cargas. O processo de separar cargas em um condutor através da aproximação de um corpo eletrizado é chamado indução eletrostáti- ca. A é chamado de indutor, e B de induzido. Agora, mantendo o indutor A próximo a B, iremos ligar B, através de um fio metálico, à Terra. Com isso, os elétrons livres da Terra passarão para o condutor, neutralizando a carga positiva que nele existia. Assim, ao retirarmos a ligação de B com a Terra, e afastarmos o indutor, a carga negativa que havia sido induzida em B irá se distribuir por toda sua superfície. A figura a seguir ilustra o processo análogo, onde o indutor estava carregado negativamente, e o aterramento neutraliza a carga negativa induzida, através da passagem dos elétrons livres do induzido para a Terra. + + + + + ++ + + + - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + (a) (b) (c) (d) + + + + + - - - A carga final adquirida pelo corpo induzido tem sinal contrário à carga do indutor. Note que, independente da porção do condutor em que o fio terra for ligado, o resultado do processo de eletrização por indução será o mesmo. Por exemplo, se no caso acima ligássemos o fio terra no lado da esfera próximo ao indutor, isso não alteraria a carga final adquirida pelo induzido, pois o indutor mantém as cargas de sinal oposto ao do induzido. A indução pode ser parcial ou total. O valor absoluto da carga induzida é tanto maior quanto maior for a carga indutora e quanto mais próximos estiverem indutor e induzido. Quando a carga induzida for, em valor absoluto, igual à carga indutora, dizemos que houve indução total. Ocorrerá indução total, quando o induzido envolver totalmente, ou quase totalmente, o indutor. Um corpo neutro é atraído por um corpo eletrizado,como já foi visto. Aproximando-se da esfera metálica indicada na figura ao lado um corpo eletrizado, ocorrerá indução elétrica na superfície da esfera metálica. Já sabemos que, devido a Lei da Conservação da Carga, a parte da esfera próxima ao corpo eletrizado asume uma carga q de sinal contrário ao da carga do corpo eletrizado; a parte da esfera diametrialmente oposta adquire uma carga +q. Logo, surgiria uma força de atração entre o corpo eletrizado e a esfera metálica eletricamente neutra. Polarização de Isolantes Sabemos que, na natureza, existem moléculas polares e apolares, dependendo da distribuição geométrica das cargas elétricas na molécula. Imagine um corpo isolante, cujas moléculas são polares, livre de qualquer influência elétrica. Suas molé- culas, como pode ser visto na figura, estão distribuídas aleatoriamente. Ora, a aproximação de um corpo eletrizado a esse isolante fará com que as cargas do condutor atuem sobre as molé- culas do isolante. Essa interação fará com que as moléculas do isolante se orientem. A figura ilustra o fato: Isso caracteriza uma polarização do isolante, pois aparecerá em sua extremidade A uma carga (no exemplo acima negativa) e em B um carga de sinal contrário (no exemplo acima positiva). Tal fenômeno ocorreria mesmo se as moléculas fossem apo- lares, pois a presença de um corpo indutor as tornaria polarizadas. Detectores eletrostáticos Um detector eletrostático, ou eletroscópio, é um aparelho que tem como função indicar a existência de cargas elétricas, determinando se um corpo está ou não eletrizado, sem alterar sua possível carga. Suas formas mais comuns, que se baseiam no princípio da indução eletrostá- tica, são o pêndulo eletrostático o eletroscópio de folhas. Pêndulo Eletrostático +++ --- +++ -- - -- - -- - - Condutor elétrico com carga positiva Condutor elétrico com carga negativa ++ + ++ + + A esfera suspensa pelo fio está eletricamente neutra. Se for aproximado dela um corpo eletrizado, ela sofrerá indução eletrostática e será atraída pelo corpo, indicando que o corpo em que foi aproximado está carregado. Prof. Sérgio Torres Apostila 02 Física Pura 15/05/2010 58/181 Sergio Torres fisica
