Como e que funciona a interação dos corpos carregados eletricamente?

A eletrização por indução consiste em carregar eletricamente um corpo neutro através de um corpo carregado. Esse processo baseia-se principalmente no fenômeno da indução eletrostática.

O fenômeno da eletrização consiste em conferir cargas elétricas a um corpo neutro através de um corpo carregado eletricamente. Isso pode ser feito a partir de três processos de eletrização, que são: por atrito, por contato e por indução.

Um corpo é considerado eletricamente carregado, ou eletrizado, quando possui excesso de prótons ou elétrons. Sendo assim, um corpo pode ficar eletrizado de duas formas:

• positivamente: quando o corpo perde elétrons e fica com excesso de prótons;

• negativamente: quando o corpo ganha elétrons e fica com excesso de cargas negativas.

Quando um corpo não é eletrizado e possui a mesma quantidade de prótons e elétrons, ele é classificado como neutro.

O foco deste texto é o processo de eletrização por indução que se baseia no princípio da atração e repulsão de cargas elétricas e na indução eletrostática.

A indução eletrostática é a denominação dada a um processo que permite a separação de cargas elétricas no interior de um condutor quando ele é aproximado de um corpo eletrizado. Observe na figura um esquema de como ela ocorre:

Veja o que acontece quando aproximamos os dois objetos:

Os dois corpos são aproximados e acontece uma separação de cargas no condutor

O esquema mostra como ocorre a indução eletrostática. Observe que, ao aproximarmos um corpo carregado positivamente de uma esfera condutora neutra, ocorre uma separação das cargas elétricas em seu interior. Isso acontece porque as cargas positivas da barra atraem as cargas negativas da esfera e repelem as positivas, que vão para o lado oposto, conforme uma das propriedades das cargas elétricas.

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O corpo eletrizado que aproximamos do condutor é denominado indutor, e as cargas elétricas induzidas que ficam na superfície desse condutor são chamadas de cargas induzidas.

Vimos até agora como ocorre a separação de cargas elétricas no condutor, mas ele ainda é considerado neutro, já que tem o mesmo número de prótons e elétrons. Para que esse corpo fique eletrizado, devemos manter o indutor em suas proximidades e conectá-lo à terra. Observe a figura:

A esfera condutora é conectada à terra

Os elétrons da terra são conduzidos pelo fio condutor para a parte positiva da esfera no sentido de neutralizá-la. Ao neutralizar as cargas elétricas positivas, o fio que conecta a esfera à terra é retirado e restam apenas as cargas negativas.

A esfera fica apenas com cargas negativas

Por fim, as cargas negativas distribuem-se uniformemente por toda a superfície da esfera.

A haste de sustentação da esfera deve ser feita de um material isolante, como madeira ou plástico, de forma que não sirva para conduzir cargas elétricas da esfera para a terra ou vice-versa.

Na natureza, o principal exemplo de eletrização por indução são os raios. Quando uma nuvem está carregada eletricamente, ela induz na superfície cargas de sinais opostos. Cria-se, então, um campo elétrico entre a superfície e a nuvem. Se esse campo for muito intenso, ocorrerá uma descarga elétrica muito forte, formando o raio.

Aproveite para conferir a nossa videoaula sobre o assunto:

Os processos de eletrização ocorrem na natureza constantemente e, muitas vezes, tais fenômenos passam despercebidos por nós. O fenômeno da eletrização consiste na transferência de cargas elétricas entre os corpos, e essa transferência pode ocorrer por três processos conhecidos: por atrito, por contato e por indução.

Eletrização por atrito

Para entender como ocorre a eletrização por atrito, faça a seguinte experiência. Pegue uma caneta esferográfica e corte alguns pedaços de papel bem pequeno. Agora atrite a parte de trás da caneta em seu cabelo e depois aproxime a parte atritada aos pedaços de papel.

Você irá observar os pequenos pedaços de papel sendo atraídos pela caneta. Isso ocorre porque quando você atritou a caneta no seu cabelo, houve uma transferência de elétrons entre os dois corpos, o que deixou a caneta carregada eletricamente. Ao aproximar essa caneta dos pedaços de papel, que são neutros, eles serão atraídos.

É importante assinalar que após o atrito, os corpos atritados ficam com cargas de sinais opostos. Isso é determinado por uma tabela chamada de série triboelétrica. Na figura que segue temos uma versão resumida dessa série.

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  Figura 1

É muito simples entender o funcionamento da série triboelétrica. Se atritarmos, por exemplo, lã com celuloide, a lã ficará carregada positivamente, enquanto que o celuloide ficará carregado negativamente. Isso quer dizer, que durante o atrito, a lã perdeu elétrons e o celuloide, por sua vez, ganhou elétrons.

A eletrização por contato

A eletrização por contato, diferentemente da eletrização por atrito, necessita de pelo menos um dos corpos carregado eletricamente. Para entender o funcionamento do processo da eletrização por contato, considere um condutor carregado positivamente e outro condutor neutro.

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  Figura 2

Aproxima-se o condutor positivo do condutor neutro até que ocorra o contato entre eles. Quando isso acontece, haverá uma transferência de elétrons do corpo neutro para o corpo carregado positivamente. Essa transferência irá ocorrer de maneira bem rápida até que ambos os condutores fiquem com o mesmo potencial elétrico.

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  Figura 3

Separando-se os dois condutores, eles estarão com cargas de mesmo sinal.

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  Figura 4

É importante salientar também que está valendo o princípio da conservação das cargas elétricas, que diz que a quantidade de cargas elétricas antes do contato é igual à quantidade de cargas elétricas depois do contato. Se os dois corpos forem absolutamente idênticos, no final da experiência eles ficarão com a mesma quantidade de carga elétrica, que será determinada pela média aritmética da quantidade de cargas antes do contato.

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  Figura 5

Eletrização por indução

Na eletrização por atrito e por contato, há obrigatoriamente a necessidade do contato físico entre os corpos. Na eletrização por indução isso já não é necessário e é por isso que esse processo recebe esse nome.

Considere três condutores, um carregado eletricamente e ou outros dois neutros e encostados um no outro.

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  Figura 6

Aproxima-se o condutor carregado dos condutores neutros. O condutor carregado será o indutor e os condutores neutros, os induzidos.

Durante essa aproximação, observa-se uma separação de cargas nos condutores neutros. Como o indutor é positivo, o induzido mais próximo do indutor ficará negativo e o induzido mais afastado ficará positivo.

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  Figura 7

Agora com o indutor ainda próximo, separam-se os dois condutores que estão juntos.

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  Figura 8

E por fim retira-se o indutor das proximidades dos outros dois corpos. Teremos como resultado os dois condutores que inicialmente eram neutros, agora carregados com cargas de sinais a opostos. Note que em momento algum houve o contato entre o condutor carregado e os condutores inicialmente neutros.

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  Figura 9

Um exemplo de uma consequência da eletrização por indução são os raios. Quando temos uma nuvem carregada eletricamente durante uma tempestade, ela irá induzir na superfície cargas de sinais opostos criando assim um campo elétrico entre a nuvem e a superfície. Se esse campo elétrico for muito intenso teremos uma descarga elétrica violenta que nós conhecemos como raio.

Como e que funciona a interação dos corpos carregados eletricamente?

Qual e a interação entre as cargas?

Quando podemos afirmar que dois corpos estão eletricamente carregados?

Quais são os tipos de cargas elétricas e como elas interagem entre si?