1. Conceito de carga elétrica
2. Processos de eletrização
3. Eletroscópios

O TRABALHO COM CARGA ELÉTRICA DEVE SER FEITO COM CUIDADO. MUITOS ALUNOS TÊM DIFICULDADES EM ENTENDER O SEU CONCEITO, POIS ESTÁ LIGADO ÀS PROPRIEDADES DA MATÉRIA.

CARGA ELÉTRICA

Tales de Mileto, por volta de 600 A.C., já havia descrito que o âmbar (resina de uma árvore) quando atritado com pele de gato adquiria a propriedade de atrair pequenos pedaços de palha seca.

William Gilbert, no século XVI, também verificando a propriedade de que corpos atritados passam a atrair outros corpos leves, deu a estes corpos atritados o nome de eletrizados (estes corpos possuíam as mesmas propriedades do âmbar amarelo, que em grego é chamado de elektron).

Até esta época admitia-se que qualquer corpo quando atritado adquiria alguma coisa, que convencionou-se chamar de carga elétrica.

Apenas no séc. XVIII, após uma série de experiências, verificou-se que existem apenas dois tipos de cargas elétricas: as positivas e as negativas.

Hoje conhecemos a estrutura da matéria e sabemos que as cargas positivas se manifestam nos prótons e as cargas negativas nos elétrons.

Apesar da grande diferença de massa entre próton e elétron suas cargas elétricas são iguais.

A carga de um elétron ou de um próton é conhecida como carga elementar e seu valor é de:

e = 1,60 . 10^-19 Coulombs (C)

PARA SABER MAIS:

http://www.if.ufrgs.br/fis/EMVirtual/cap1/cargas.htm#sub6

CORPOS CARREGADOS

Como sabemos, os corpos são constituídos de átomos, que em seu estado natural são neutros. Um corpo só estará carregado eletricamente quando os átomos que o formam estiverem em desequilíbrio, isto é possuir um número de elétrons diferente do de prótons. Para sabermos a carga elétrica de um corpo basta, portanto, sabermos o número de partículas em excesso e multiplicarmos este valor pela carga elementar, ou seja:

Q = (np - ne).e

onde np = número de prótons do corpo

ne = número de elétrons do corpo

e = carga elementar

CONDUTORES E ISOLANTES

Quando Benjamin Franklin colocou uma ponta metálica em uma pipa, para comprovar a natureza da eletricidade, já se sabia que os metais possuíam a propriedade de conduzir a eletricidade. Existem outros materiais que também possuem esta propriedade. São os chamados bons condutores. A explicação é que nestes materiais, os elétrons das ultimas camadas dos átomos, são facilmente ionizáveis, o que os tornam capazes de se movimentarem livremente pelo material. São os elétrons livres.

O vidro, a borracha, madeira, são exemplos de materiais em que os elétrons estão fortemente ligados aos núcleos atômicos, sendo, portanto, maus condutores de eletricidade. São os isolantes ou dielétricos.

PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO

Vimos como calcular a carga elétrica de um corpo. Como devemos proceder para eletrizar um corpo?

Todos os corpos podem ser eletrizados. Nos bons condutores, as cargas elétricas rapidamente se espalharão pela superfície do mesmo. Num isolante, as cargas elétricas permanecerão na região em que foi feita a eletrização.

ELETRIZAÇÃO POR ATRITO

DICA: - O pente atritado ao cabelo é sempre um bom início de discussão.

- Outro bom exemplo é o de atritar um canudo de refrigerante (seco) a um papel. Experimente tentar grudá-lo à lousa ou à parede.

- Um exemplo bom a ser realizado à noite ou em ambiente bem escurecidos é o de utilizar uma lâmpada fluorescente segurando-a na mão, e, portanto desligada, e atritá-la a uma bexiga. Durante o processo de atrito, a lâmpada acenderá. Afaste a bexiga e ela se apagará. Ao apro ximar a bexiga novamen te da lâmpada esta a cenderá próximo ao l ocal onde foi atrita da.

É o process o mais antigo conhec ido de eletrização. Quando dois corpos de materiais diferentes são atritados, um perderá elétrons mais facilmente que o outro. O que perdeu elétrons ficará com carga positiva e o que ganhou ficará com carga negativa. Para sabermos qual dos corpos adquiriu qual tipo de carga basta sabermos sua posição na série triboelétrica. Se duas substâncias da série forem atritadas, ficara com carga positiva aquela que se situar antes e, negativamente, aquela que se situar depois. Um exemplo de série triboelétrica é dado abaixo:

Tomemos o exemplo de uma barra de vidro atritada com um pedaço de lã.

Como o vidro se encontra antes na série, ele irá adquirir carga elétrica positiva e a lã, negativa, ou seja, o vidro está perdendo elétrons e a lã esta ganhando.

SIMULAÇÕES

1. Acesse :

Balloons

  ou htttp://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Balloons_and_Static_Electricity  

ELETRIZAÇÃO POR CONTATO

Na eletrização por contato, para se eletrizar um corpo neutro é necessário possuir um corpo já eletrizado. Se a este corpo estiver faltando elétrons, portanto um corpo positivamente carregado, em contato com um corpo neutro, este cederá alguns elétrons para o corpo positivo, passando a ficar também positivo. Se o corpo eletrizado for negativo, alguns elétrons em excesso passaram para o corpo neutro, tornando-o negativo.

VÍDEOS

1. Acesse:

Electrización

 OU  http://portaldoprofessor.mec.gov.br/verAula.html?aula=4782

 ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO

Na eletrização por indução, também é necessária a presença de um corpo previamente carregado, o chamado indutor. Uma diferença dos processos anteriores é que não é necessário o contato entre os corpos.

O corpo indutor ao se aproximar do corpo neutro, chamado induzido, provocará neste uma distribuição irregular de cargas. A região em que existe o acúmulo de determinado tipo de carga, deverá ser ligada à Terra por um fio condutor. Este promoverá o fluxo de elétrons, do corpo para a Terra, ou vice-versa.

ELETROSCÓPIOS

Quando desejamos saber se um corpo se encontra eletrizado utilizamos de um aparelho denominado eletroscópio.

a) Eletroscópio de folhas:

O eletroscópio de folhas ou de lâminas é constituído de um corpo metálico – esfera ligada a uma haste, que suporta duas lâminas - acondicionado em um recipiente de vidro. As lâminas devem ser finas (leves) para poderem se movimentar.

Ao aproximarmos um corpo carregado da esfera condutora, esta atrairá ou repelirá elétrons promovendo uma distribuição irregular de cargas. Nas lâminas passaram a se acumular um mesmo tipo de carga elétrica e sabemos que cargas elétricas iguais se repelem, provocando um movimento nas lâminas.

b) Eletroscópio de Pêndulo:

O pêndulo ele trostático é constituído de uma esfera condutora leve e por um fio isolante também leve.
Com a aproximação do corpo eletrizado a esfera condutora, ocorrerá um desequilíbrio de cargas na esfera e conseqüente atração pelo corpo carregado.

Após o entendimento dos vários processos de eletrização os alunos deverão pesquisar e construir eletroscópios. Estes deverão ser trazidos para a sala para serem testados e discutidos. Materiais diferentes em situações diferentes podem ser comparados.

Cuidado: Dias chuvosos dificultam estes testes.