Carga Elétrica e Processos de Eletrização Flashcards
Carga elétrica
Têm fenômenos elétricos
Cargas elétricas de mesmo sinal se
Repelem
Cargas elétricas de sinais contrários se
Atraem
A teoria moderna de eletrização é baseada no
Fato que já estabelecido de que todos os corpos são formados de átomos.
Cada átomo contém um
Núcleo, tendo uma carga determinada carga elétrica positiva.
Essa carga positiva é devida à presença, no núcleo , das partículas denominadas
Prótons.
No, núcleo, além dos prótons, existem os nêutrons que são
Partículas que não possuem carga elétrica.
Ao redor do núcleo há partículas com carga elétrica negativa denominadas
Elétrons
A carga elétrica de um elétron é igual, em valor absoluto, à carga elétrica de um
Próton
O valor absoluto da carga de um elétron ou de um próton denomina-se
Carga elementar e representa-se pelo símbolo e.
Normalmente, cada átomo é
Eletricamente neutro ( tem quantidades iguais de carga positiva e negativa, ou seja, há tantos prótons em seu núcleo quantos elétrons ao redor dele).
Quando atritamos dois corpos, há passagem de
Elétrons de um corpo para o outro
Um corpo está eletrizado quando possui
Excesso ou falta de elétrons.
Se há excesso de elétrons, o corpo está eletrizado
Negativamente.
Se há falta de elétrons, o corpo está eletrizado
Positivamente.
A quantidade de elétrons em falta ou excesso caracteriza a carga elétrica
Q do corpo= +(falta de elétrons) n x e
-(excesso de elétrons) n x e
Eletrostática
Estuda os fenômenos que ocorrem quando as cargas elétricas estão em repouso em relação a um sistema inercial de referência.
O valor absoluto da carga de um elétron ou de um próton denomina-se
Carga elementar= 1,6 x 10 elevado a -19 C
Normalmente, um corpo qualquer, condutor ou isolante, apresenta número de prótons igual ao de elétrons, e dizemos que este corpo está
Neutro.
Chamaremos de n ao número de elétrons em excesso ou em falta num corpo (isolante ou condutor). A quantidade de eletricidade, ou simplesmente a carga elétrica desse corpo, indicada por Q, é definida por:
Q= +(falta de elétrons) n x e
-(elétrons em excesso) n x e
Sistema isolado, em eletrostática, aquele que não troca cargas elétricas com o meio exterior, isto é
Não cede nem recebe cargas elétricas do meio exterior.
Princípio da Atração e Repulsão
Cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se e cargas elétricas de sinais contrários se atraem.
Princípio da Conservação das Cargas Elétricas
Num sistema isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas é sempre constante.
Princípio da Conservação das Cargas Elétricas
Q1 + Q2= Q’1 + Q’2
Nos corpos condutores metálicos, eletrizados, as cargas elétricas em excesso distribuem-se pela superfície __;
Externa
Nos condutores metais, as cargas vão para a __ e, muitas vezes, escoam para o ambiente, sendo, portanto, difícil retê-las no corpo.
Superfície
Métodos de Eletrização
O de atrito, o de contato e o da indução.
Eletrização por contato
Atritando- se dois corpos constituídos de materiais diferentes, um deles cede elétrons para o outro e , ao final, ambos estão eletrizados.
Aquele que recebeu os elétrons ficou eletrizado
Negativamente
Aquele que cedeu os elétrons ficou eletrizado
Positivamente
Aquele que recebeu os elétrons do outro corpo passou a ter
Excesso de elétrons, ficando eletrizado negativamente.
Aquele que cedeu os elétrons do outro corpo passou a ter
Falta de elétrons, ficando eletrizado positivamente.
Série triboelétrica
Tabela ordenada de substâncias, de tal forma que o atrito entre duas quaisquer eletriza positivamente a substância que figura antes e negativamente a substância que figura depois na tabela.
Regra
+
-
Vidro mica lã pele de gato seda algodão ebonite cobre enxofre celulóide
O termo triboeletrização significa
Eletrização por contato.
Princípio da Conservação das Cargas
Se o corpo fica eletrizado positivamente adquiriu carga elétrica +Q, o outro deverá ter adquirido carga elétrica -Q.
Eletrização por Contato
É um método de eletrização que funciona muito bem entre materiais condutores, nos quais as cargas elétricas se espalham pela superfície.
Colocando-se um corpo neutro (A) em contato com um corpo eletrizado (B), verifica-se que A se eletriza com carga elétrica de sinal
Igual ao de B.
Se B estiver eletrizado negativamente, ele cederá parte seus elétrons em excesso ao corpo de A, que se torna também
Negativo.
Se b estiver eletrizado positivamente, ao entrar em contato com A, ele atrairá elétrons deste, que passarão para B.
Assim, A ficará positivo, B, embora continue positivo, terá menor quantidade de carga elétrica, pois recebeu alguns elétrons.
Princípio da Conservação das Cargas Elétricas
Q= QA+ QB
Se A ou mesmo ambos fosse constituído de material não condutor
A troca de cargas se limitaria à região em torno do ponto de contato.
Quando os corpos são pequenas esferas metálicas de mesmo raio. Após o contato, cada um deles estará com
Metade da carga inicial.
Eletrização por Indução
Chamamos de indução eletrostática a um processo de “separação” de cargas elétricas em um condutor, sem que ele tenha contato com outro corpo eletrizado.
Tomemos dois corpos A e B com as seguintes características: o corpo A está eletrizado e pode ser constituído de substância isolante ou condutora; o corpo B está neutro e dever ser constituído de material condutor( alumínio, por exemplo). Os corpos A e B estão representados por duas esferas, estando o primeiro eletrizado positivamente. Ele é o
Indutor.
Aproximando-se um do outro ocorrerá a __ __: elétrons de B serão atraídos e se acumularão na região mais próxima de A, enquanto, na região mais afastada, haverá falta de elétrons e ela ficará positiva.
Indução eletrostática
Com a separação das cargas elétricas em B, isto é, positivas (+q) para um lado e negativas (-q) para o outro, está terminada a indução. Dizemos que o corpo B está
Induzido.
Se por ventura, o indutor usado tivesse eletrizado __, a situação do induzido seria oposta à anterior. Elétrons de B seriam repelidos pelo induto e se concentrariam na região oposta de A. Com a falta de elétrons, a região mais próxima de A ficaria positiva.
Negativamente
Observemos que, no induzido, teremos sempre __ quantidades de eletricidade, afora o sinal, separadas após o término da indução.
Iguais
Em cada uma das duas induções anteriores o corpo induzido não recebeu nem perdeu elétrons. Assim, ele está eletricamente __, e a soma de suas cargas negativas (-q) com as positivas(+q) é ___
Neutros e
Zero.
O induzido teve apenas suas cargas separadas e concentradas em regiões distintas. Se afastarmos o __, os elétrons voltam para seus lugares, e o induzido volta ao estado inicial.
Indutor
No entanto, é possível eletrizarmos o induzido: para isso, em presença do indutor, vamos ligá-lo à terra por um fio condutor. Elétrons sobem pelo fio terra, atraídos pelas cargas positivas do indutor. Eles são suficientes para anular as cargas positivas do induzido, neutralizando o lado direito, e ainda para aumentar o excesso de cargas do lado esquerdo.
Eletrização do induzido
Ainda em presença do indutor, é retirado o fio terra. Não há nenhuma manifestação de cargas.
Finalmente, o indutor é afastado do induzido. Seus elétrons espalham-se pela sua superfície e ele está eletrizado negativamente.
No caso em que o indutor é negativo, o induzido, após esse mesmo processo, eletriza-se ___.
Positivamente
No entanto, os elétrons agora descerão pelo fio terra, repelidos que foram pelas cargas do indutor. Assim, a região onde eles estavam ficou neutra. A outra continuou
Positiva.
Ainda em presença do indutor desligamos o fio terra. Finalmente, afastamos o indutor. O induzido está eletrizado __ e suas cargas elétricas espalham-se pela superfície.
Positivamente
Qualquer que seja o sinal da carga indutora, na região do induzido, próxima do indutor, concentram-se cargas __ à da indutora.
Opostas
Quando se eletriza o induzido usando o fio terra, obtêm-se neste cargas elétricas de sinal __ ao das do indutor.
Oposto
A operação de desligar o fio terra deve ser feita sempre em presença do indutor. Se primeiro o afastarmos, o induzido se __.
Neutralizará
Temos dito que o condutor neutro (B) a ser induzido deve ser constituído de material condutor de eletricidade, pois somente assim ocorrerá a ___ (separação de cargas). No entanto, se o corpo B for constituído de material isolante, em alguns casos haverá ___ de suas moléculas.
Indução,
Polarização
Tomemos como exemplo um indutor (A) eletrizado positivamente e um corpo B, de isopor, inicialmente neutro. Haverá ___ das moléculas de B, acarretando o aparecimento de cargas superficiais excedentes negativas à esquerda e positivas à direita. A polarização de materiais isolantes (dialéticos) é tratada no cap,16.
Polarização.
Eletroscópio
O seu funcionamento tem por base o fenômeno da indução eletrostática.
Eletroscópios mais comuns são
Eletroscópio de folhas e pêndulo elétrico
Eletroscópio de folhas
Seu funcionamento é simples: estando ele neutro, isolado e afastado de cargas elétricas, suas folhas estarão “juntas” e dispostas verticalmente. Aproximando-se dele um corpo C, eletrizado, suas folhas se afastarão, qualquer que seja o sinal da carga elétrica.
Qual é a explicação para o Eletroscópio de folhas? Se o corpo C fosse positivo,
Com a aproximação de um corpo C (positivo), ocorre indução eletrostática no sistema metálico do eletroscópio.
Assim suas folhas ficarão com excedente positivo e se repelirão, abrindo-se.
Qual é a explicação para o Eletroscópio de folhas?
Se o corpo C fosse negativo.
Se, por ventura, o corpo C estivesse negativo, devido à indução, elétrons teriam “escoado” para as lâminas, que, assim, adquiriram um excedente negativo e, devido a repulsão, abrir-se-iam.
Pêndulo eletrostático
É constituído de uma esfera, confeccionada de um material condutor extremamente leve e por um fio isolante, também extremamente leve.
Como funciona o pêndulo eletrostático?
Baseia-se também no fenômeno da indução eletrostática. Aproximando-se dele um corpo C, eletrizado, sua esfera é atraída eletrostaticamente.
Qual é a explicação para o Pêndulo Eletrostático?
Quando aproximamos o corpo C, eletrizado com cargas positivas, por exemplo, ocorre indução eletrostática e, na esfera pendular, forma-se excesso de cargas positivas do lado esquerdo e negativas no lado direito.
Sobre a esfera pendular aparecem duas forças eletrostáticas: uma de repulsão (F1) entre as cargas positivas do pêndulo e as do corpo C e outra de atração (F2) entre as negativas de pêndulo e as positivas do corpo C.
A intensidade de F2 é maior do que a de F1, por estarem negativas do pêndulo mais próximas do corpo C do que as positivas. Assim, a força resultante entre F2 e F1 tem a direção e o sentido de F2, ocorrendo, portanto, uma __ ___.
Atração eletrostática
Se o fio de suspensão for de material __, ligando-se à terra, desaparecem as cargas positivas. Consequentemente desaparece F1, e a atração torna-se muito mais intensa.
Condutor.
Muitas vezes, a esfera pendular é constituída de isopor. Nesse caso, explica-se a atração da seguinte maneira:
Com a aproximação do corpo eletrizado (barra de ebonite) ocorre polarização das moléculas da esfera pendular. Assim, haverá formação de cargas superficiais excedentes: negativas de um lado e positivas do outro, tal como acontece com o induzido condutor. O mecanismo de atração é idêntico ao da esfera pendular de material condutor.
