Carga elétrica e os métodos de eletrização

O estudo da eletrostática é o estudo das cargas acumuladas e suas interações. Nos processos elétricos podemos acumular cargas e assim também armazenar energia para usar. Baterias e pilhas são acumuladores de carga que terão utilidade quando ligados em algum equipamento elétrico.

Alguns conceitos básicos:

Conceitos básicos.

- Cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem

- Carga elementar do elétron (em módulo): e = 1,6 x 10-19 C

Unidade: C = coulomb

 O elétron é uma partícula muito pequena e a ele é associado uma carga negativa.

Para um corpo ficar eletrizado é preciso ganhar ou perder elétrons.

O corpo que recebe elétrons fica negativo. O corpo que cede elétrons fica positivo.

A carga elétrica é um número inteiro de elétrons (não existe meio elétron, um terço de elétron, um pedaço de elétron)

Q=(número de elétrons)x(carga elementar)

Q=n.e

Veja o desenho anterior. O bastão cedeu 4 elétrons para o pano.

Assim, o módulo da carga trocada é:

Q= 4x1,6x10-19=6,4x10-19C

Os corpos vão ficar com cargas de sinais contrários.

O elétron não pode "desaparecer", muda apenas de lugar, assim, existe a conservação da carga elétrica.

Principio da conservação da carga elétrica

          QINICIAL=QFINAL

 

Obs.: Um corpo carregado consegue atrair o corpo neutro pela polarização das cargas.

Lembre-se que um corpo neutro é um corpo sem cargas em excesso, não é um corpo sem carga.

 

Métodos de eletrização:

Atrito – corpos são esfregados e cedem elétrons de um para outro. Ao final do processo os corpos ficam eletrizados com cargas de sinais opostos.

Contato – Um corpo carregado é colocado em contato com outro (descarregado ou com carga). O excesso de carga é distribuído pelos corpos. Pelo Princípio da Conservação da Carga e pela distribuição das cargas os corpos, ao final do processo, ficam com cargas iguais (sinal do maior módulo).

Observe:

a) Um corpo com carga positiva 5C é colocado em contato com outro neutro. O excesso é 5 C. Esse valor é dividido pelos dois corpos. No final teremos +2,5 C para cada um.

Em termos matemáticos:

QINICIO = QFINAL

QA + QB = Q'A + Q'B

Só que no final as cargas serão iguais para os dois.

QA + QB = 2Q

Q = ( QA + QB ) / 2

b) Um corpo negativo de –8 Q é colocado em contato com outro de carga +2Q. O saldo do contato é – 6 Q. Esse valor será dividido pelos dois. Cada um terá – 3 Q.

c) Um positivo de + 10Q em contato com outro de – 3 Q terá como saldo + 7 Q. Ao final do equilíbrio eletrostático teremos + 3,5 Q para cada.

Obs.:

1) Q é um múltiplo qualquer de uma  carga. Muito útil, pois não podemos dividir um elétron, mas podemos dividir um múltiplo dos elétrons.

2) É conveniente usar corpos iguais. Corpos de formatos diferentes podem ter distribuição irregular de cargas, por exemplo o poder das pontas.

3) Poder das pontas é a capacidade dos corpos carregados se descarregarem pelas pontas. A ponta tende a "escoar" a carga elétrica. Observe com um raio procura as pontas no momento em que está procurando a Terra.

4) Terra – fio terra – aterramento. A Terra é um sumidouro de cargas elétricas. Consegue absorver todo o excesso de carga dos corpos. Um corpo carregado, em contato com a Terra, deverá descarregar suas cargas em excesso.

 

Indução  – Nesse método um corpo carregado será o indutor e um outro será o induzido. Ao final do processo o induzido fica com carga de sinal oposto ao do indutor.

Observe um exemplo de indução:

Um corpo carregado positivamente se aproxima de outro neutro. Ocorre polarização entre as cargas do corpo neutro. As cargas negativas são atraídas pelas positivas e as outras positivas da esfera são afastadas.

Em seguida o corpo polarizado é ligado à Terra pelo fio terra.

 

O fio terra descarrega a parte em excesso da esfera. Elétrons sobem da terra para anular a carga  positiva que está sobrando (em caso contrário – bastão negativo - elétrons da esfera desceriam para a terra).

Depois o bastão é afastado, restando apenas as cargas negativas no interior da esfera.

Obs.: Eletroscópio – aparelho para identificar a presença de carga elétrica.

Pode ser construído com um recipiente transparente onde um suporte isolante separa um contato condutor preso a fitas metálicas.

Ao aproximar um bastão carregado, as cargas do eletroscópio vão se polarizar e as fitas vão se abrir.

Ao encostar o bastão no eletroscópio ele se carrega com uma carga de mesmo sinal que a carga do bastão.

Para descarregar o eletroscópio é preciso liga-lo à terra.

Um pêndulo elétrico também serve como eletroscópio.

 

Exercício resolvido:

O eletroscópio de folhas representado na figura está carregado positivamente;

 

Se uma pessoa tocar na esfera A ele se descarrega porque:

a) os elétrons da pessoa passam para o eletroscópio.

b) os prótons da pessoa passam para o eletroscópio.

c) os elétrons do eletroscópio passam para a pessoa.

d) os nêutrons da pessoa passam para o eletroscópio.

e) os prótons do eletroscópio passam para a pessoa.

Solução:

O fluxo de cargas deve ser de elétrons (prótons e nêutrons ficam no núcleo do átomo). Assim é preciso que elétrons cheguem ao eletroscópio. A pessoa faz o papel de terra, passando elétrons e descarregando o eletroscópio.

Letra A

 

Bom estudo



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