Os processos mais comuns de eletrificação

INTRODUÇÃO

Carga elétrica:

Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.

Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita.

Os prótons e nêutrons têm massa praticamente igual, mas os elétrons têm massa milhares de vezes menor.

Hoje sabemos que a carga elétrica dos materiais ordinários está nas partículas que formam o átomo. Todos os corpos são constituídos de átomos, os quais são formados por algumas partículas:

- Prótons: possuem carga positiva e estão localizados no núcleo do átomo, atrelados através de forças nucleares entre si e com os nêutrons.

- Nêutrons: possuem carga nula e estão localizados no núcleo do átomo, atrelados através de forças nucleares entre si e com os prótons.

- Elétrons: possuem carga negativa e estão localizados ao redor do núcleo (eletrosfera), possuem mobilidade mais acentuada e detém pouca massa.

Atualmente, após muitas experiências, o valor das cargas do próton e do elétron são conhecidas:

Carga elétrica do próton = + e

Carga elétrica do elétron = - e

A unidade de carga elétrica, no Sistema Internacional, é o Coulomb, cujo símbolo é C. A unidade coulomb é definida partindo-se do conhecimento de densidades de corrente elétrica, medida em ampère (A), já que suas unidades são interdependentes. Um coulomb é definido como a quantidade de carga elétrica que atravessa em um segundo, a secção transversal de um condutor percorrido por uma corrente igual a 1 ampère.

Eletrização:

Num átomo neutro, o número de prótons e elétrons é o mesmo. Por isso, o átomo como um todo é eletricamente neutro. Se um corpo perde elétrons, ele fica com mais cargas positivas do que negativas. Diz-se que ele está eletrizado positivamente. Em contrapartida, se um corpo ganha elétrons, ele fica com mais cargas negativas do que positivas. Diz-se que ele está eletrizado negativamente.

Eletrizar um corpo significa basicamente tornar diferente o número de prótons e de elétrons (adicionando ou reduzindo o número de elétrons).

Podemos definir a carga elétrica de um corpo (Q) pela relação:

Q=n.e

Onde:

Q= Carga elétrica, medida em coulomb no SI

n= quantidade de cargas elementares, que é uma grandeza adimensional e têm sempre valor inteiro (n=1, 2, 3, 4 ...)

e= carga elétrica elementar.

A eletrostática é basicamente descrita por dois princípios, o da atração e repulsão de cargas conforme seu sinal (sinais iguais se repelem e sinais contrários se atraem) e a conservação de cargas elétricas, a qual assegura que em um sistema isolado, a soma de todas as cargas existentes será sempre constante, ou seja, não há perdas.

Considera-se um corpo eletrizado quando este tiver número diferente de prótons e elétrons, ou seja, quando não estiver neutro. O processo de retirar ou acrescentar elétrons a um corpo neutro para que este passe a estar eletrizado denomina-se eletrização.

Alguns dos processos de eletrização mais comuns são:

Eletrização por atrito:

Na eletrização por atrito os corpos atritados ficam com cargas elétricas opostas, como por exemplo, o pedaço de flanela com cargas positivas e o bastão de vidro com cargas negativas.

Convenientemente foi elaborada uma lista em dada ordem que um elemento ao ser atritado com o sucessor da lista fica eletrizado positivamente. Esta lista é chamada série triboelétrica:

Eletrização por contato:

Outro processo capaz de eletrizar um corpo é feito por contato entre eles.

Se dois corpos condutores, sendo pelo menos um deles eletrizado, são postos em contato, a carga elétrica tende a se estabilizar, sendo redistribuída entre os dois, fazendo com que ambos tenham a mesma carga, inclusive com mesmo sinal.

Na eletrização por contato os corpos ficam com a mesma distribuição superficial de cargas elétricas.

Um corpo eletrizado em contato com a terra será neutralizado, pois se ele tiver falta de elétrons, estes serão doados pela terra e se tiver excesso de elétrons, estes serão descarregados na terra.

Eletrização por indução:

Este processo de eletrização é totalmente baseado no princípio da atração e repulsão, já que a eletrização ocorre apenas com a aproximação de um corpo eletrizado (indutor) a um corpo neutro (induzido).

O processo é dividido em três etapas:

- Primeiramente um bastão eletrizado é aproximado de um condutor inicialmente neutro, pelo princípio de atração e repulsão, os elétrons livres do induzido são atraídos/repelidos dependendo do sinal da carga do indutor.

- O próximo passo é ligar o induzido à terra, ainda na presença do indutor.

- Desliga-se o induzido da terra, fazendo com que sua única carga seja a do sinal oposto ao indutor.

Após pode-se retirar o indutor das proximidades e o induzido estará eletrizado com sinal oposto à carga do indutor e as cargas se distribuem por todo o corpo.

Na eletrização por indução os corpos ficam com cargas elétricas opostas, já que um dos corpos induz a passagem de cargas para o outro corpo que, por sua vez, deve estar em contato com a Terra ou outra fonte de carga elétrica.

OBJETIVO

Compreender o conceito de carga elétrica através dos processos de eletrização por atrito, contato e indução.