Processos de eletrização
Sabemos que eletrizar determinado corpo significa tornar diferentes o número de elétrons e o número de prótons desse corpo. Podemos eletrizar um corpo por três processos distintos: por atrito, contato e indução.
Eletrização por atrito
Vimos em outro post que um bastão de âmbar adquiria a capacidade de atrair pequenos pedaços de palha seca ao ser atritado com um pedaço de pele de animal, em uma experiência realizada na Grécia antiga. Isso ocorre porque o bastão de âmbar, ao ser atritado, é eletrizado.
Para provocar a eletrização por atrito, também chamada triboeletrização, basta que dois corpos de materiais diferentes, inicialmente neutros, sejam esfregados um no outro.
Durante o processo de esfregar um corpo contra outro, elétrons são retirados de um dos corpos e transferidos para o outro. Note que, pelo princípio da conservação das cargas elétricas, as cargas elétricas adquiridas pelos dois corpos terão sinais opostos, mas o mesmo valor em módulo.
Na eletrização por atrito, alguns materiais têm maior tendência a perder elétrons e se eletrizam positivamente, enquanto outros têm maior tendência a receber elétrons, se eletrizando negativamente.
Uma lista que indica a tendência relativa dos materiais de ceder ou receber elétrons durante o processo de eletrização por atrito recebe o nome de série triboelétrica.
Nessa série, os materiais foram listados de tal maneira que, se atritarmos dois materiais quaisquer, o material que está mais acima na série irá se eletrizar positivamente e o material que está mais abaixo irá se eletrizar negativamente.
Eletrização por contato
Na eletrização por contato, a eletrização ocorre pelo simples contato de um corpo condutor neutro com um corpo condutor previamente eletrizado. O corpo neutro, após esse contato, eletriza-se com carga de mesmo sinal da carga do corpo previamente eletrizado.
Esse processo de eletrização é particularmente importante no caso de os corpos serem condutores de eletricidade.
Consideremos, por exemplo, duas esferas metálicas condutoras idênticas, \(A\) e \(B\); \(A\) neutra e \(B\) eletrizada negativamente, portanto, com excesso de elétrons.
Se as esferas \(A\) e \(B\) forem postas em contato, parte dos elétrons em excesso da esfera \(B\) passa para a esfera \(A\). Após a separação das esferas, ambas estarão eletrizadas negativamente.
Em um experimento semelhante, se a esfera \(B\) estivesse eletrizada positivamente (com falta de elétrons), durante seu contato com a esfera \(A\) (neutra), elétrons passariam de \(A\) para \(B\). Assim, após a separação das esferas, \(A\) acabaria eletrizada positivamente.
Pelo princípio da conservação das cargas elétricas:
$$ Q_{\text {total (antes do contato) }}=Q_{\text {total (depois do contato) }} $$
Assim, como os corpos \(A\) e \(B\) são esferas condutoras idênticas, a carga inicial do sistema é distribuída igualmente entre elas e, ao final do processo de eletrização por contato, cada esfera terá carga elétrica igual à metade da carga total inicial do sistema.
Eletrização por indução
A indução eletrostática é o fenômeno de “separação” de cargas elétricas em um condutor quando ocorre a aproximação de um corpo eletrizado. Vamos analisar com mais detalhes esse fenômeno.
Consideremos uma esfera \(A\), previamente eletrizada, e uma esfera \(B\), condutora e inicialmente neutra, que sofrerá indução eletrostática. A esfera \(A\), que provocará a indução na esfera \(B\), é o corpo indutor; a esfera \(B\), que sofrerá a indução eletrostática, é o corpo induzido.
Quando essas esferas são aproximadas uma da outra, sem que haja contato entre elas, elétrons livres da esfera neutra são atraídos ou repelidos pela esfera previamente eletrizada, dependendo da carga do indutor, ocorrendo, assim, a separação de cargas.
A esfera \(B\) pode ser eletrizada, após a separação de cargas e ainda na presença do indutor, se for ligada à Terra por meio de um fio condutor, chamado fio terra. Nessa situação, dizemos que o induzido foi aterrado.
A Terra pode ser considerada uma grande esfera condutora, muito maior que o induzido, e pode facilmente aceitar elétrons ou doá-los, dependendo do sinal da carga do indutor. Podemos dizer, então, que a Terra funciona como um grande reservatório de cargas elétricas.
Ao ligar a esfera B à Terra, após a separação de cargas e na presença do indutor, elétrons repelidos pelas cargas negativas do indutor descerão pelo fio terra. Em seguida, ainda na presença do indutor, é desfeita a ligação com a Terra. Finalmente, o indutor é afastado do induzido e suas cargas elétricas, opostas às do indutor, espalham-se pela superfície. O corpo \(B\) é eletrizado positivamente.
Se o indutor estivesse eletrizado positivamente, elétrons subiriam para o induzido, atraídos pela carga positiva do indutor. Ao final do processo, o induzido ficaria eletrizado negativamente.
Referências:
Ferraro, Nicolau Gilberto Física, volume único / Nicolau Gilberto Ferraro, Carlos Magno A. Torres, Paulo Cesar M. Penteado. 1. ed. – São Paulo: Moderna, 2012. – (Vereda digital)
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