Chamamos de eletrização o conjunto de processos que fazem com que um corpo neutro adquira carga elétrica positiva ou negativa.
Para que isso ocorra, conforme vimos anteriormente, precisamos desequilibrar o número de prótons e elétrons desse corpo, que inicialmente é igual pois ele está neutro.
Teoricamente, poderíamos fazer isso alterando o número de prótons ou o de elétrons. Na prática, entretanto, é muito difícil adicionar ou remover um próton de uma espécie química, pois ele está confinado no núcleo do átomo. Dessa forma, para eletrizar um corpo, deveremos alterar a sua quantidade de elétrons.
Eletrização por atrito
Experimentalmente, observou-se que, ao atritar dois corpos de materiais diferentes, inicialmente neutros, um desses corpos “rouba” elétrons do outro, de modo que um deles ficará positivamente carregado, enquanto o outro ficará negativamente carregado.
Note que, nesse tipo de eletrização, todos os elétrons que um dos corpos “ganhou” foram perdidos pelo outro corpo. Dessa forma, no fim do processo, os corpos apresentarão cargas de mesmo módulo, mas sinais contrários.
Entretanto, como fazemos para saber qual dos corpos ficará com carga positiva e qual ficará com carga negativa?
Num primeiro momento, a única maneira seria por via experimental, ou seja, deveríamos atritar os dois corpos e depois aproximar um deles de uma carga de sinal conhecido. Se for observada repulsão, então o corpo aproximado apresenta o mesmo sinal da carga conhecida, enquanto o outro corpo apresenta sinal contrário.
Contudo, após realizar repetidos experimentos desse tipo, com corpos de materiais diferentes, pode-se montar uma tabela que indica a tendência de um dado material de perder elétrons.
Desse modo, da próxima vez que fossemos atritar dois corpos, bastaria analisar qual deles é feito de um material com maior tendência de perder elétrons e, então, podemos afirmar que esse é o corpo que ficará com carga positiva. Essa tabela recebe o nome série triboelétrica.
Eletrização por contato
Primeiramente, já devemos fazer uma consideração: dois corpos só podem ser eletrizados por contato se ambos forem condutores e um deles já estiver inicialmente carregado.
Note que, no processo de eletrização por atrito, não é feita nenhuma exigência quanto à condutividade dos materiais, que podem ser tanto condutores quanto isolantes, desde que ambos estejam inicialmente neutros.
A intuição para se compreender o processo de eletrização por contato está baseada no fato de que, ao encostar um condutor no outro, durante esse período em que eles estiverem em contato, eles se comportarão como um único condutor maior.
Além disso, você também deve se lembrar que as cargas elétricas tendem a se distribuir, quase que uniformemente, ao longo da superfície de um condutor, concentrando-se mais nas pontas.
Portanto, ao colocar um condutor carregado em contato com um condutor neutro, as cargas tenderão a se distribuir ao longo da superfície do condutor maior - formado pela união desses dois condutores -, de forma que, após se desfazer o contato e afastar os corpos, ambos estarão eletrizados, com carga de mesmo sinal.
Vale ressaltar que não existe a exigência de que o segundo condutor esteja inicialmente neutro. As únicas exigências são que todos os corpos devem ser condutores e pelos menos um deve estar inicialmente carregado.
Um problema relativamente comum nos vestibulares é: dada uma configuração inicial de condutores, eles são postos em contato e, então, pede-se a carga de cada condutor após ser desfeito esse contato. Para resolver esse tipo de problema, devemos levar alguns fatos em consideração:
- Nas eletrizações por contato, é válido o princípio da conservação das cargas, o qual afirma que o somatório algébrico (levando em conta o sinal) das cargas antes da eletrização deve ser igual ao somatório depois da eletrização. Esse princípio nos revela que cargas não são perdidas nesse processo, apenas transferidas de um condutor para o outro.
- Após ser desfeito o contato, todos os condutores apresentarão carga de mesmo sinal.
- Para que esse problema seja resolvível, esses condutores deverão apresentar uma geometria (formato) conveniente, que é o esférico. Para essa geometria, vale uma regra relativamente simples: a carga, após ser desfeito o contato, é proporcional ao raio da esfera. Por exemplo, se um condutor tem raio 1 e outro tem raio 2, o maior deles terá o dobro da carga do menor.
Com essas ideias, você deverá ser capaz de resolver qualquer exercício de eletrização por contato. Leia, também, os exemplos resolvidos para compreender melhor como aplicar esses princípios numa questão de vestibular.
Por fim, vale destacar um caso particular de eletrização: o contato entre um condutor qualquer e a Terra.
Do ponto de vista da eletrostática, a Terra consiste em um condutor esférico com raio gigantesco, quase infinito quando comparado com qualquer condutor comum.
Nesse sentido, conforme o terceiro princípio - que foi enunciado para a resolução de questões de eletrização por contato - após desfazer o contato de um corpo qualquer, inicialmente carregado, com a Terra, esse corpo passa a ficar eletricamente neutro, pois todas as suas cargas fluem para a Terra, pois ela possui raio muito maior do que o condutor.
Eletrização por indução
Tal qual na eletrização por contato, esse processo de eletrização só ocorre entre condutores.
Mas antes de explicarmos o passo a passo para realizar uma eletrização por indução, devemos compreender em que consiste o fenômeno da indução eletrostática.
Vamos dizer que temos dois condutores: um está carregado positivamente e o outro está neutro. Ao aproximarmos o carregado do neutro, observa-se que os elétrons do condutor neutro se aproximam do lado no qual se situa o corpo carregado, pois eles são atraídos pelas cargas positivas.
Assim, desse lado do condutor temos um acúmulo de cargas negativas, enquanto que do outro lado temos um acúmulo de cargas positivas. Ou seja, o condutor permanece neutro (número de prótons continua igual ao número de elétrons), mas suas cargas ficam polarizadas (positivas de um lado e negativas do outro).
O fenômeno ocorre de maneira análoga a um condutor carregado negativamente. Nesse contexto, o condutor que estava inicialmente carregado é denominado indutor, enquanto que o condutor neutro é denominado induzido.
Com base nesse fenômeno, podemos eletrizar um condutor inicialmente neutro se seguirmos o seguinte passo a passo:
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Passo 1: Aproximar o indutor (já inicialmente carregado) do induzido (condutor inicialmente neutro que desejamos eletrizar). Isso faz com que as cargas do induzido fiquem polarizadas, devido à força elétrica exercida pelas cargas do indutor.
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Passo 2: Ainda na presença do indutor, devemos ligar o induzido à Terra (aterrar). Conforme visto anteriormente, ao ligar um condutor à Terra, suas cargas fluirão para esta. Contudo, no caso do induzido, algumas de suas cargas estão fortemente atraídas pelo indutor e o contato com a Terra não é capaz de vencer essa atração. Dessa forma, apenas as cargas do induzido que estão do lado oposto ao indutor (aquelas que estão sendo repelidas) é que fluem para a Terra, restando as atraídas.
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Passo 3: Ainda na presença do indutor, devemos desfazer o contato com a Terra. Vale destacar a importância desse passo ser feito na presença do indutor, pois caso se afaste o indutor antes de se desfazer o contato, as cargas que antes estavam sendo atraídas pelo indutor se encontrarão livres de qualquer força elétrica e acabarão fluindo para a Terra.
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Passo 4: Por fim, afastamos o indutor do induzido.
Ao fim do passo 4, o induzido, que inicialmente estava neutro, apresentará carga elétrica de sinal contrário do indutor. Ou seja, se o indutor for negativamente carregado, ele atrairá as cargas positivas do induzido, que não serão neutralizadas no aterramento, diferente das cargas negativas que serão neutralizadas normalmente.
Dessa forma, após desfazer o contato com a Terra e, em seguida, afastar o indutor, o induzido estará positivamente carregado.
