Quando dois corpos interagem eletricamente, a disposição dos elétrons no material pode se alterar e trazer diferentes comportamentos para a estrutura. Os processos de eletrização são maneiras de tornar um objeto mais negativo, mais positivo ou neutro.
No artigo abaixo você compreenderá a definição de cargas elétricas e qual a influência dessa grandeza física, além de entender as formas de eletrização, com atrito, contato, indução — tudo isso relacionado com o contexto dos vestibulares, conforme o assunto é cobrado nas questões. Acompanhe e saiba mais!
O que são processos de eletrização?
Em uma definição simples, os processos de eletrização abrangem todas as operações realizadas que tornam um corpo eletricamente neutro em um corpo com cargas elétricas, ou vice-versa.
Considere que um corpo neutro é aquele que apresenta número de prótons (p) igual a o número de elétrons (e). Ao mesmo tempo em que corpos carregados possuem diferenças nesses valores. Se e > p, o corpo tem carga negativa, se e < p, ele é positivamente carregado.
Essas mudanças acontecem por meio do trânsito de elétrons entre os materiais, uma vez que os nêutrons e os prótons não são partículas subatômicas que se movimentam espontaneamente na natureza.
Carga elementar
A carga elementar é o valor elétrico atribuído para partículas subatômicas, medido matematicamente por meio da fórmula:
e = ±1,6 . 10-19 C
A unidade de medida é o Coulomb (C), padronização efetuada pelo Sistema Internacional (SI). Quando e>0, trata-se de um próton. Se e < 0, refere-se à carga de um elétron.
Em um corpo, a quantidade de cargas será medida pelo número de elétrons ou prótons excedentes na composição elétrica. Por exemplo, se uma esfera possui 15 elétrons e 10 prótons, existem 5 elétrons a mais. Com isso, pode-se aplicar a fórmula:
Q = e.N
N = número de prótons ou elétrons em excesso
No exemplo acima, Q = -1,6 . 10-19.5 → Q= -8. 10-19
Como as cargas elétricas interagem?
Quando corpos com cargas elétricas opostas interagem, observa-se uma alteração no comportamento no material, pelo surgimento de uma força vetorial. Isso acontece da seguinte forma: cargas iguais se repelem, enquanto cargas diferentes se atraem.
Tipos de processos de eletrização
Eletrização por contato
Nesse caso, os corpos serão aproximados fisicamente, de forma que suas cargas vão interagir. Podem estar envolvidos no processos objetos com cargas positivas, negativas ou neutras, desde que haja ao menos um corpo não neutro.
Ao final do contato estabelecido, a distribuição das cargas é dada pela média aritmética entre elas antes do processo acontecer. Por exemplo, se:
Corpo A = 9 mC
Corpo B = -7 mC
Após contato:
[9 + (-7)]/2 = 2/2A = 1mc
B = 1mC
Observe como o resultado final é igual para ambos os objetos.
Eletrização por atrito
Quando dois corpos são aproximados e passam por um processo de atrito/fricção, a disposição elétrica das cargas é alterada. Esse mecanismo pode ocorrer com ambos os corpos inicialmente neutros, diferentemente do caso anterior.
Veja o exemplo abaixo e note como as cargas obtidas após a separação dos objetos são iguais, mas com sinais opostos:
A definição de qual corpo ganhará elétrons e qual perderá é construída conforme as características de condutividade dos materiais envolvidos. Nos exemplos mais clássicos, sabe-se que a seda em contato com o vidro tende a ficar negativa.
Eletrização por indução
Nesse outro tipo de eletrização, um dos corpos está ligado à Terra (aterrado). Por essa razão, modificações na sua configuração eletrônica resultarão em um movimento compensatório. Se ela se tornar mais negativa, parte dos elétrons serão escoados solo abaixo.
Caso ela sofra aproximação de um corpo negativamente carregado, tenderá a ficar positiva — porém por meio da relação com o planeta, os elétrons retornam para mantê-la negativa.
+ Veja também: Eletricidade: conheça as principais fórmulas e conceitos
Questão sobre processos de eletrização
Agora que você já conhece os processos de eletrização, ficará mais fácil reconhecer esse assunto caso ele apareça nas suas provas de vestibular. A seguir você encontra um exemplo de resolução de uma questão sobre o tema, que descreve todo o raciocínio utilizado para chegar à alternativa correta.
(UFRGS) – Analise as afirmativas abaixo, identifique a INCORRETA:
a) Quando um condutor eletrizado é colocado nas proximidades de um condutor com carga total nula, existirá força de atração eletrostática entre eles.
b) Um bastão eletrizado negativamente é colocado nas imediações de uma esfera condutora que está aterrada. A esfera, então, se eletriza, sendo sua carga total positiva.
c) Se dois corpos, inicialmente neutros, são eletrizados atritando-se um no outro, eles adquirirão cargas totais de mesma quantidade, mas de sinais opostos.
d) O para-raios é um dispositivo de proteção para os prédios, pois impede descargas elétricas entre o prédio e as nuvens.
e) Dois corpos condutores, de formas diferentes, são eletrizados com cargas de -2 µC e +1 µC. Depois que esses corpos são colocados em contato e afastados, a carga em um deles pode ser -0,3 µC.
Alternativa A: a frase é correta porque a aproximação entre um corpo A eletrizado e um corpo B de carga neutra resultará em alteração nas cargas elétricas em B. Nessa interação, a eletricidade gerada em B tem sinal oposto ao que está em A. Como resultado, os dois corpos se atrairão.
Alternativa B: Estando a esfera aterrada, quando ocorre a aproximação do bastão de carga negativa, os elétrons fluirão em direção à Terra. Com isso, o corpo esférico ficou positivamente carregado, como demonstra corretamente a alternativa.
Alternativa C: Essa afirmação aborda os princípios do processo de eletrização por atrito, corpos neutros que são submetidos a essa operação vão apresentar cargas iguais de sinais opostos.
Alternativa D: os pára-raios são medidas de segurança que atraem os raios para eles, sem que a eletricidade se conduza por todo o prédio. Dessa forma, não existe “impedimento” para a descarga elétrica, mas impede-se sua disseminação pela estrutura. Essa é a alternativa incorreta, por isso é o gabarito dessa questão.
Alternativa E: a frase traz a informação de que os corpos são diferentes. Após o contato entre eles, a distribuição das cargas acontecerá por meio de uma média ponderada entre elas, proporcionalmente ao tamanho/volume do material. Nesse sentido, um dos valores alcançados pode ser -0,3 µC, como descreve a afirmativa.
Vídeo sobre processos de eletrização
No vídeo abaixo são apresentados e discutidos os temas mais importantes sobre eletrostática no Enem. A aula é gratuita, dê o play e aumente suas chances de acertar uma questão desse assunto!
O Estratégia Vestibulares disponibiliza gratuitamente simulados de diversas bancas periodicamente. Eles são construídos com base nos temas mais recorrentes daquela prova, com questões semelhantes e que podem aparecer de maneira muito fiel no dia do seu vestibular. Não perca tempo, clique no banner a seguir e impulsione seus estudos!
Veja também:
O fenômeno da eletrização consiste em conferir cargas elétricas a um corpo neutro através de um corpo carregado eletricamente. Isso pode ser feito a partir de três processos de eletrização, que são: por atrito, por contato e por indução.
Um corpo é considerado eletricamente carregado, ou eletrizado, quando possui excesso de prótons ou elétrons. Sendo assim, um corpo pode ficar eletrizado de duas formas:
-
positivamente: quando o corpo perde elétrons e fica com excesso de prótons;
-
negativamente: quando o corpo ganha elétrons e fica com excesso de cargas negativas.
Quando um corpo não é eletrizado e possui a mesma quantidade de prótons e elétrons, ele é classificado como neutro.
O foco deste texto é o processo de eletrização por indução que se baseia no princípio da atração e repulsão de cargas elétricas e na indução eletrostática.
A indução eletrostática é a denominação dada a um processo que permite a separação de cargas elétricas no interior de um condutor quando ele é aproximado de um corpo eletrizado. Observe na figura um esquema de como ela ocorre:
Inicialmente há um corpo neutro e um corpo carregado positivamente separados um do outro
Veja o que acontece quando aproximamos os dois objetos:
Os dois corpos são aproximados e acontece uma separação de cargas no condutor
O esquema mostra como ocorre a indução eletrostática. Observe que, ao aproximarmos um corpo carregado positivamente de uma esfera condutora neutra, ocorre uma separação das cargas elétricas em seu interior. Isso acontece porque as cargas positivas da barra atraem as cargas negativas da esfera e repelem as positivas, que vão para o lado oposto, conforme uma das propriedades das cargas elétricas.
O corpo eletrizado que aproximamos do condutor é denominado indutor, e as cargas elétricas induzidas que ficam na superfície desse condutor são chamadas de cargas induzidas.
Vimos até agora como ocorre a separação de cargas elétricas no condutor, mas ele ainda é considerado neutro, já que tem o mesmo número de prótons e elétrons. Para que esse corpo fique eletrizado, devemos manter o indutor em suas proximidades e conectá-lo à terra. Observe a figura:
A esfera condutora é conectada à terra
Os elétrons da terra são conduzidos pelo fio condutor para a parte positiva da esfera no sentido de neutralizá-la. Ao neutralizar as cargas elétricas positivas, o fio que conecta a esfera à terra é retirado e restam apenas as cargas negativas.
A esfera fica apenas com cargas negativas
Por fim, as cargas negativas distribuem-se uniformemente por toda a superfície da esfera.
A haste de sustentação da esfera deve ser feita de um material isolante, como madeira ou plástico, de forma que não sirva para conduzir cargas elétricas da esfera para a terra ou vice-versa.
Na natureza, o principal exemplo de eletrização por indução são os raios. Quando uma nuvem está carregada eletricamente, ela induz na superfície cargas de sinais opostos. Cria-se, então, um campo elétrico entre a superfície e a nuvem. Se esse campo for muito intenso, ocorrerá uma descarga elétrica muito forte, formando o raio.
Aproveite para conferir a nossa videoaula sobre o assunto: