Eletrostática

Prof. Dr. Carlos Manuel Sánchez Tasayco – Turma T 30305039 – Física III (Física Geral e Experimental III) – Departamento de Matemática

Universidade Federal de Mato Grosso - UFMTe-mail: tasayco@fisica.ufmt.br

Discentes: Liliane Santi dos Santos e Nadyne Paulino Batista Bandeira

Resumo. Neste experimento, estudaremos os comportamentos através da eletrização e polarização de

alguns materiais. Verificaremos a repulsão e atração por meio do atrito do papel com os bastões de

polipropileno e acrílico com a aproximação de ambos os bastões. Ora aproximaremos dois bastões de

polipropileno, ora polipropileno com acrílico. Através dos conhecimentos da eletrostática,

observaremos os fenômenos de atração e repulsão das cargas elétricas.

Introdução

O estudo da eletricidade teve origem através de algumas observações realizadas por volta do

século VI a. C., quando gregos teriam identificado os primeiros fenômenos elétricos. Tales de

Mileto, após ter atritado um pedaço de âmbar (resina fóssil) com pele de animal, notou que o

primeiro começou a atrair objetos leves, como pequenos pedaços de papel, por exemplo.

William Gilbert, no século XVI, observou que não apenas o âmbar, mas outras substâncias

também se eletrizavam quando atritadas. Uma vez que a palavra âmbar na língua grega

significa elektron, tais materiais foram denominados elétricos.

Em 1733, Du Fay verificou que existiam apenas dois tipos de eletricidade, através da

realização da seguinte experiência: atritando o âmbar com um pedaço de lã, ele se eletrizava e

repelia outro pedaço de âmbar também eletrizado e o mesmo ocorria atritando o vidro com

um pedaço de lã. Entretanto, o vidro atraía o âmbar, ambos eletrizados.

Benjamin Franklin foi quem nomeou de positiva a eletricidade que aparece no vidro e de

negativa a que aparece no âmbar.

Propriedade das Cargas Elétricas

A carga elétrica é uma propriedade associada à própria existência das partículas fundamentais

de que é feita a matéria.

As enormes quantidades de cargas existentes em qualquer objeto normalmente não são

observáveis porque este contém quantidades iguais de dois tipos de cargas: cargas positivas

(prótons) e cargas negativas (elétrons). Quando há esse equilíbrio de cargas, dizemos que o

objeto é eletricamente neutro, ou seja, sua carga total é zero. Quando as quantidades de

prótons e elétrons contidos em um corpo são diferentes dizemos que o objeto está

eletricamente carregado.

Diversas experiências feitas com cargas positivas e com cargas negativas chegaram às

seguintes conclusões: cargas elétricas positivas repelem-se; cargas elétricas negativas

repelem-se; cargas elétricas de sinais opostos atraem-se.

Condutores e Isolantes

Os condutores de eletricidade são meios materiais que permitem facilmente a passagem de

cargas elétricas. O que caracteriza um material como condutor é a camada de valência dos

átomos que constituem o material. Camada de valência é a última camada de distribuição dos

átomos. Em razão da grande distância entre essa última camada e o núcleo, os elétrons ficam

fracamente ligados com o núcleo, podendo, dessa forma, abandonar o átomo em virtude das

forças que ocorrem no interior dos átomos.

Esses elétrons que abandonam o átomo são chamados de “elétrons livres”. Os metais no geral

são bons condutores de eletricidade, pois eles possuem os elétrons livres.

Os materiais condutores têm larga utilização no dia-a-dia. São utilizados, por exemplo, nos

fios condutores de eletricidade e na indústria de eletroeletrônicos, entre muitas outras

utilizações.

Os materiais isolantes fazem o papel contrário dos condutores, eles são materiais nos quais

não há facilidade de movimentação de cargas elétricas. São exemplos de materiais isolantes:

isopor, borracha, vidro, e muitos outros. Esses materiais são assim caracterizados porque os

elétrons da camada de valência estão fortemente ligados ao núcleo, não permitindo dessa

forma que ocorra a fuga dos mesmos. Os materiais isolantes são largamente utilizados, assim

como os materiais condutores. São utilizados, por exemplo, na parte externa dos fios,

encapando-os para melhor conduzir a eletricidade.

Processos de Eletrização

Quando dizemos que um corpo está “carregado”, isso significa que ele tem um desequilíbrio

de cargas, apesar de a carga resultante geralmente representar apenas uma minúscula fração

da carga total positiva ou negativa contida no corpo. Existem, no entanto, três formas de se

eletrizar um objeto.

Eletrização por atrito: como o próprio nome diz, atritando-se, ou melhor, colocando-se dois

corpos constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros em contato muito

próximo, um deles cede elétrons, enquanto o outro recebe. Ao final, os dois corpos estarão

eletrizados e com cargas elétricas opostas.

Eletrização por contato: dizemos que a eletrização por contato é um processo no qual um

corpo eletrizado é colocado em contato com um corpo neutro. De preferência, devem ser

usados dois corpos condutores de eletricidade.

Eletrização por indução: dizemos que a indução eletrostática é o fenômeno de separação das

cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Portanto, esse tipo de eletrização

pode ocorrer apenas pela aproximação entre um corpo eletrizado e um corpo neutro, sem que

entre eles aconteça qualquer tipo de contato.

Procedimento Experimental

Para efetuar esse experimento, precisaremos à nossa disposição de um Kit Eletrostática

(figura 1).

Através do Kit Eletrostática, montaremos o sistema que necessitamos para a primeira parte do

experimento, no caso, a balança eletrostática (figura 2).

Depois de montar o sistema, pegaremos um bastão de polipropileno (bastão cinza), iremos

atritar uma das extremidades com um papel e posteriormente suspenderemos esse bastão no

suporte com um fio.

Figura 1. Kit Eletrostática

Faremos o mesmo processo de atrito com o outro bastão de polipropileno. Com esse bastão

iremos fazer a aproximação das extremidades atritadas, ou seja, pegaremos o bastão que

atritamos por último e levaremos sua extremidade atritada até a extremidade atritada do

bastão suspenso. Uma vez assim realizado, observaremos os acontecimentos, se vai ocorrer a

repulsão ou atração entre as cargas elétricas.

Depois da observação, iremos fazer o mesmo processo usando o bastão de acrílico (bastão

transparente). Atritaremos uma das suas extremidades e levaremos ao encontro da

extremidade carregada do bastão de polipropileno suspenso. Da mesma forma, observemos se

há repulsão ou atração entre as cargas elétricas.

Nessa segunda parte do experimento, montaremos um modelo de um eletroscópio (figura 3),

também para verificar a repulsão ou atração entre as cargas elétricas dos materiais envolvidos

quando atritados.

Para montarmos o sistema necessitaremos de um suporte emborrachado, um bastão de

polipropileno, uma haste metálica e um pedaço de alumínio, encontrados também no Kit

Eletrostática.

Colocaremos a haste metálica no orifício do suporte. Posteriormente, na extremidade da haste

colocaremos uma fita de papel alumínio que terá a função de uma tira condutora. Depois do

sistema pronto, pegaremos o bastão de polipropileno e atritaremos uma de suas extremidades

com o auxílio de um papel. Feito isso, aproximaremos o bastão atritado até a haste metálica

passando pela fita condutora e observando o que ocorre. Faremos o mesmo processo com o

Figura 2. Balança Eletrostática

bastão de acrílico: atritaremos uma de suas extremidades e em seguida aproximaremos da

haste metálica passando pela fita condutora e observando o que ocorre.

Resultados e Discussões

Referente à primeira parte do experimento, observamos que quando atritamos o bastão de

polipropileno, este fica carregado, e ao aproximarmos outro bastão do mesmo material,

também eletrizado, ocorre uma repulsão, uma vez que como vimos em sala, cargas iguais

(positivas ou negativas) se repelem.

Quando atritamos o bastão de acrílico com o pedaço de papel e o aproximamos do bastão de

polipropileno que estava suspenso ocorre o processo inverso, ou seja, há uma atração dos

bastões, isso porque as cargas destes objetos são contrárias (o bastão de polipropileno fica

negativamente carregado quando atritado com papel enquanto que o de acrílico carrega-se

positivamente).

Referente à segunda parte do experimento, observamos que ao atritar o bastão de

polipropileno e o aproximar do bastão metálico, há uma eletrização na qual em decorrência do

metal ser um bom condutor, o bastão metálico fica com a mesma carga. Essa carga se espalha

por todo o metal atingindo, assim, a tira de alumínio, que fica carregada, causando a repulsão

entre ela e o bastão metálico.

Realizando o mesmo procedimento com o bastão de acrílico, observamos o mesmo processo,

mas com intensidade um pouco menor.

Figura 3. Modelo de um Eletroscópio

Conclusão

Com este experimento podemos perceber a existência das cargas elétricas em materiais

diversos e o seu comportamento de repulsão ou atração. Com a observação, notamos que

materiais com mesmo sinal de carga, ou seja, cargas iguais, positivas ou negativas, vão se

repelir, se afastar. Materiais com cargas diferentes, vão se aproximar. Tudo depende da carga

elétrica que cada material possui.

Referências

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfk00AD/relatorio-eletrizacao

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAelmUAH/relatorio-eletrostatica

http://pt-br.quimica.wikia.com/wiki/Pr%C3%A1tica_1:_Eletrost%C3%A1tica

http://www.lsanz.prof.ufu.br/labeq/prac1.pdf

http://www.mundoeducacao.com/fisica/condutores-isolantes.htm

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/eletrizacao2.php

http://www.brasilescola.com/fisica/processo-eletrizacao.htm