1. PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
A eletrização ocorre quando um corpo recebe ou perde elétrons e há um desequilíbrio na igualdade entre o número de prótons e elétrons. Na prática, esse processo pode ocorrer de três formas: atrito, contato ou indução.
2. ATRITO
Um bastão de vidro e um pedaço de lã são exemplos clássicos de eletrização por atrito. Considere que o bastão e a lã estão neutros, ou seja, possuem o mesmo número de prótons e elétrons. Assuma que o bastão possui 8 prótons e 8 elétrons e a lã possui 10 prótons e 10 elétrons.
O vidro e a lã devem ser atritados (esfregados) para que o processo de eletrização ocorra (não basta encostar um corpo no outro). Dois elétrons se deslocam para a lã.
O bastão fica carregado positivamente com carga +2q (8 prótons e 6 elétrons), pois perdeu dois elétrons. A lã fica carregada negativamente com carga -2q (12 elétrons e 10 prótons), pois recebeu dois elétrons.
A ilustração abaixo mostra a configuração final de ambos.
Portanto, concluímos que na eletrização por atrito, a carga elétrica dos corpos é a mesma em módulo, porém com sinais contrários (um carregado positivamente e o outro negativamente).
2.1. Princípio da conservação da carga elétrica
O exemplo do bastão e da lã acima é ideal para ilustrar o princípio da conservação da carga elétrica. A quantidade de elétrons que um corpo cede (o vidro) é o mesmo que o outro corpo recebe (a lã).
Por isso, em um sistema isolado, a quantidade total de carga elétrica permanece constante, ou seja, a carga total antes e depois do processo ocorrer é a mesma.
- ANTES DA ELETRIZAÇÃO POR ATRITO:
Carga elétrica do vidro: nula
Carga elétrica da lã: nula
Carga total do sistema (vidro+lã); nula
- DEPOIS DA ELETRIZAÇÃO POR ATRITO:
Carga elétrica do vidro: +2q
Carga elétrica da lã: -2q
Carga total do sistema (vidro+lã); +2q – 2q = 0
A carga elétrica total do sistema antes e depois do atrito é a mesma, portanto, vale o princípio de conservação da carga elétrica.
3. CONTATO
A eletrização por contato ocorre quando dois corpos (sendo pelo menos um deles eletrizado) são encostados entre si.
3.1 Corpo eletrizado negativamente
A ilustração abaixo mostra um corpo com carga -4q (quatro elétrons em excesso) e um corpo neutro. Os dois corpos possuem a mesma dimensão.
Durante o contato, a metade dos elétrons em excesso no corpo eletrizado passa para o corpo neutro.
O corpo neutro recebe dois elétrons e fica eletrizado negativamente com carga -2q, enquanto o corpo que cedeu dois elétrons, continua eletrizado negativamente, porém com carga -2q.
O princípio da conservação das cargas elétricas também é observado.
- ANTES DO CONTATO
Carga total: -4q + 0 = -4q
- DEPOIS DO CONTATO
Carga total: -2q -2q = -4q
3.2 Corpo eletrizado positivamente
A ilustração abaixo mostra um corpo com carga +4q (quatro elétrons em excesso) e um corpo neutro. Os dois corpos possuem a mesma dimensão. É comum pensar que os prótons se deslocariam de um corpo para outro, mas isso é impossível! Os prótons estão presos no núcleo atômico e não podem se deslocar.
Durante o contato, o corpo neutro cede a metade dos elétrons que faltam para neutralizar o corpo carregado positivamente.
O corpo neutro perdeu dois elétrons e fica eletrizado positivamente com carga +2q, enquanto o corpo que recebeu dois elétrons, continua eletrizado positivamente, porém com carga +2q.
O princípio da conservação das cargas elétricas também é observado.
- ANTES DO CONTATO
Carga total: + 4q + 0 = + 4q
- DEPOIS DO CONTATO
Carga total: +2q + 2q = + 4q
Neste processo, a carga final dos dois corpos é a mesma em módulo e sinal.
4. INDUÇÃO
A ilustração abaixo mostra uma esfera condutora neutra sobre um suporte isolante. Um bastão carregado negativamente é aproximado da esfera, e pelo processo da polarização, induz uma movimentação de cargas na esfera neutra.
A esfera ainda possui a mesma quantidade de prótons e elétrons, por isso, ainda não está eletrizada. Em seguida, liga-se um fio terra na esfera, que retira os elétrons em excesso.
O fio terra é retirado e o bastão é afastado. A carga positiva se distribui uniformemente pela esfera. A esfera se eletriza com a carga de sinal contrário ao do bastão.
5. O ELETROSCÓPIO
Para saber se um corpo se encontra eletrizado ou não, utiliza-se um eletroscópio. O eletroscópio é formado por um material externo isolante, uma haste de material condutor e duas pequenas lâminas de alumínio.
O exemplo abaixo mostra um bastão carregado negativamente que se aproxima do eletroscópio. A polarização ocorre e há movimentação de carga negativa para as folhas de alumínio. As cargas elétricas negativas se repelem e as folhas de alumínio de afastam (abrem).
6. A POLARIZAÇÃO
A polarização ocorre quando as cargas de um corpo neutro se deslocam devido a presença de um corpo carregado. Suponha que um bastão carregado negativamente se aproxime de um corpo neutro. A carga negativa do bastão repele os elétrons do corpo neutro.