Eletroscópio e Processos de Eletrização

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Os materiais em seu estado fundamental são neutros; a somatória de suas cargas elétricas é nula. É por isso que os fenômenos elétricos só podem ser observados em determinadas condições, ou seja, para que haja repulsão ou atração entre dois ou mais materiais é preciso que a somatória de suas cargas não seja nula. Isso quer dizer que é preciso que haja cargas positivas ou negativas em excesso no material [5]. Sendo assim, podemos afirmar que a eletrização ocorre para todo tipo de material, seja ele isolante ou condutor, mas o que os difere é a mobilidade das suas cargas [3].

Considerando o modelo atômico, sabe-se que um átomo é constituído de prótons e nêutrons, os quais permanecem fixos no seu núcleo; e elétrons, os quais apresentam mobilidade para se movimentar na nuvem eletrônica (carregada negativamente). Com isso, deve-se levar em consideração que apenas os elétrons possuem a capacidade de transitar entre objetos necessariamente em contato, já que tal trânsito não ocorre pelo ar [3]. Sendo assim, a eletrização dos objetos ocorre de 3 diferentes formas, cada uma com suas particularidades.

a) Eletrização por atrito: Consiste em um processo mecânico no qual dois materiais distintos e neutros são atritados, fazendo com que haja um fluxo de elétrons. Ao final do processo se obtém dois objetos eletrizados com cargas opostas.

A determinação da tendência de ganhar ou perder elétrons é oriunda da série triboelétrica (figura 1), a qual envolve os mais diversos materiais. Com isso, podemos

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afirmar que a maioria dos metais apresentam uma dificuldade para se eletrizarem por meio do atrito.

[pic 1]

Figura 1: Série Triboelétrica.

Fonte: http://porteiras.s.unipampa.edu.br/pibid/files/2014/12/Apresentacao_teorica_WAM.pdf

b) Eletrização por contato: Quando dois corpos são postos em contato, sendo um eletrizado e outro neutro ou os dois eletrizados com sinais contrários, é possível observar que os eles acabam entrando em equilíbrio, apresentando cargas de mesmo sinal ou ambos tornando-se neutros. Aos dois condutores é aplicada a propriedade de conservação da carga, ou seja, a carga total deve ser a mesma antes e após o contato. [6]

c) Eletrização por indução: Neste processo não há contato entre os dois condutores. O que ocorre, na verdade, é a formação de um dipolo no objeto, normalmente neutro, em análise (A). Tal fato se deve ao objeto eletricamente carregado (B) que proporciona uma polarização no corpo A, o qual tem suas cargas “separadas”, favorecendo uma atração entre os corpos (A e B) devido ao acúmulo de cargas nas extremidades. Além disso, é possível eletrizar o material condutor B, caso seja possível conectar um fio terra à extremidade repleta de cargas negativas, as quais irão fluir e eletrizar positivamente o objeto em questão.

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[pic 2]

Figura 2: Eletrização por indução

Fonte: Própria

Para melhor exemplificação e entendimento do processo de indução, será descrito uma abordagem prática do experimento, o qual pode ser realizado no projeto descrito e desenvolvido neste artigo.

Ao se aproximar um bastão de borracha (carga negativa, segundo a série triboelétrica) de uma barra metálica que está neutra, os elétrons da barra vão ser repelidos, vão se afastar o máximo que puderem e a região que está próxima ao bastão de borracha vai ficar com excesso de carga positiva. Quando ligarmos a barra metálica a um fio que está ligado na terra, os elétrons vão sair por este fio, o que vai fazer com que a barra fique carregada positivamente quando o fio for retirado. [7]

Em outro exemplo, utilizando um material que estivesse com carga positiva, aproximando da barra metálica, essa ficaria carregada negativamente quando retirássemos o fio, pois haveria uma atração de elétrons da terra.

Com os isolantes, quando aproximamos objetos carregados as cargas vão se afastar da mesma forma, porém quando retiramos o indutor as cargas não conseguem voltar a posição de antes porque nos isolantes há pouca mobilidade, logo isso gera uma polarização. [7]

Metodologia

Materiais Utilizados:

● Pote de vidro

● Tampa

● Papel alumínio

● Arame (preferencialmente de cobre)

● Fita isolante

● Bastão de vidro

● Pano de lã

● Balão

Para se iniciar a montagem do eletroscópio, primeiramente corta-se 10 cm do arame, dobra-se uma das pontas desse arame formando um J. Em seguida enrola-se com fita isolante o meio desse fio deixando ambas as pontas livres. Com o arame pronto, pega-se o papel alumínio e corta-se uma tira de 8cm de comprimento e aproximadamente

5mm de largura, divide-se ao meio obtendo duas tiras de mesmas dimensões. Com as tiras cortadas e o arame preparado em forma de J, prende-se ambas as tiras na ponta do arame. O próximo passo é perfurar a tampa do pote com o auxílio de um prego com o

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mesmo diâmetro do arame e encaixar a outra ponta do filamento na tampa. Para terminar a montagem do eletroscópio faz-se uma bolinha com o papel alumínio e coloca-se ela na ponta que está fora do pote (figura 3a).

Para eletrizar o equipamento, desta forma testando o que se foi montado, pega-se o bastão de vidro e o pano de lã atritando um no outro. Através desse processo o bastão ficará com excesso de cargas positivas, pois seus elétrons passaram para o pano. Ao aproximar o bastão carregado do eletroscópio pode-se visualizar um afastamento das folhas de alumínio, ao afastar o bastão as folhas voltam a sua posição original. Quando a bola de alumínio foi tocada pelo bastão, o eletroscópio permaneceu com as folhas afastadas (figura 3b), isso significa que ele foi eletrizado, suas