ELETRIZAÇÃO DE CORPOS
A única mudança que um átomo pode sofrer sem que ele tenha reações de alta liberação e/ou absorção de energia é a perda ou ganho de elétrons.
Portanto, um corpo é chamado neutro se ele tiver número igual de prótons e de elétrons, fazendo, assim, com que a carga elétrica total sobre ele seja nula. Pela mesma lógica, podemos classificar corpos eletrizados positivamente e negativamente. Um corpo eletrizado de modo negativo tem um número de elétrons maior do que o número de prótons, fazendo com que a carga elétrica total sobre o corpo seja negativa.
Um corpo eletrizado de modo positivo tem um número de prótons maior do que o número de elétrons, fazendo com que a carga elétrica sobre o corpo seja positiva.
Eletrizar um corpo significa, basicamente, mudar o número de prótons e de elétrons (acrescentando ou reduzindo o número de elétrons).
Podemos classificar a carga elétrica de um corpo (Q) pela relação:
Q = n · e
Em que:
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 (e = 1,6 · 10-19 C).
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
Alguns dos processos de eletrização mais comuns são:
ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
Este processo foi o primeiro de que tivemos conhecimento. Foi descoberto por volta do século VI a.C. pelo matemático grego Tales de Mileto, que concluiu que o atrito entre certos materiais era capaz de atrair pequenos pedaços de palha e penas.
Posteriormente, o estudo de Tales foi expandido, sendo possível comprovar que dois corpos neutros feitos de materiais distintos, quando são atritados entre si, um deles fica eletrizado negativamente (ganha elétrons) e outro, positivamente (perde elétrons). Quando há eletrização por atrito, os dois corpos ficam com cargas de módulo igual, porém com sinais opostos. Esta eletrização depende também da natureza do material, por exemplo: atritar um material m1 com uma material m2 pode deixar m1 carregado negativamente e m2 positivamente, enquanto o atrito entre o material m1 e outro material m3 é capaz de deixar m1 carregado negativamente e m3, positivamente.
Convenientemente, elaborou-se uma lista, em dada ordem, sobre os elementos que, ao serem atritados com o sucessor da lista, ficam eletrizados positivamente. Esta lista é chamada série triboelétrica:
ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
Considere duas esferas condutoras A e B, uma eletrizada (A) e outra neutra (B).
Ao colocarmos a esfera A, positivamente carregada, em contato com a esfera B, aquela atrai parte dos elétrons de B. Assim, A continua eletrizada positivamente, mas com uma carga menor, e B, que estava neutra, fica eletrizada com carga positiva.
Essa é a maneira mais simples de se eletrizar um corpo. Quando dois corpos são encostados ou ligados por fios, pode haver a passagem de elétrons de um para o outro. Para que se realize esse tipo de eletrização, os corpos e os fios devem ser condutores, e nunca isolantes.
Podemos dizer, então, que, se um corpo eletrizado negativamente (com excesso de elétrons) é encostado em outro, neutro, parte de seus elétrons passará para este, que também ficará eletrizado negativamente.
Se o primeiro corpo estivesse carregado positivamente (com falta de elétrons), ele retiraria elétrons do corpo neutro, de maneira que ambos ficariam com falta de elétrons e, portanto, eletrizados positivamente.
De acordo com o princípio da conservação das cargas elétricas, a soma algébrica das cargas elétricas negativas e das cargas positivas, supondo estar o sistema eletricamente isolado, é constante.
Exemplo: Um corpo condutor A com carga Q1 = +6C é posto em contato com outro corpo neutro QN = 0C. Qual é a carga em cada um deles após serem separados?
Um corpo condutor A com carga QA = -1C é posto em contato com outro corpo condutor B com carga QB = -3C. Após serem separados, o corpo A é posto em contato com um terceiro corpo condutor C de carga QC = +4C. Qual é a carga em cada um após serem separados?
Ou seja, neste momento:
Q’ = Q’A = Q’B = -2C
Após o segundo contato, tem-se:
E, neste momento:
Q” = Q”A Q’C = +1C
Ou seja, a carga após os contados no corpo A será +1C, no corpo B será -2C e no corpo C será +1C.
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 ELETROSTÁTICA
Chama-se indução eletrostática o fenômeno caracterizado pela mudança no posicionamento das cargas elétricas ou na orientação dos dipolos elétricos de um corpo, ocasionadas pela presença de um campo elétrico nas proximidades do respectivo corpo.
Consideremos dois corpos, sendo que um deles possui carga elétrica líquida igual a zero, sendo chamado de induzido. O segundo corpo possui carga elétrica líquida diferente de zero, e será denominado indutor. Caso este corpo seja um dielétrico, ou seja, mal condutor de eletricidade, também denominado isolante, o máximo que pode acontecer é uma reorientação dos dipolos elétricos. Porém, não há um deslocamento de cargas ao longo da rede de átomos deste referido corpo.
Mas, quando um corpo carregado eletricamente é aproximado de um corpo neutro que seja bom condutor de eletricidade, este último pode ter suas cargas elétricas reorganizadas em pontos diferentes da estrutura da substância.
Isto ocorre devido às interações entre as cargas elétricas do respectivo corpo e o campo elétrico criado pelo indutor. Neste caso, um campo elétrico gerado por um indutor carregado positivamente ou negativamente atrai ou repele os elétrons livres do condutor neutro, fazendo com que estes se reorganizem na estrutura do induzido.
O processo de eletrização por indução é facilmente realizado com induzidos metálicos. Isto porque a fácil locomoção dos elétrons permite uma eficiente reorganização dos mesmos ao longo da rede de átomos. Para concluir o processo de eletrização por indução, é só ligar um fio à terra, de modo a anular as cargas da extremidade oposta à da região do campo elétrico aplicado pelo induzido.
Após o sistema atingir o equilíbrio eletrostático, ou seja, depois que as cargas param de se movimentar pelo fio ligado a terra, pode-se desligar este fio. O induzido permanecerá carregado eletricamente.
O sinal da carga elétrica líquida do induzido será sempre oposta à carga que originou o campo elétrico, ou seja, a carga do indutor. A intensidade da carga elétrica depende de vários fatores. Dentre os mais relevantes, são as dimensões do induzido e as dimensões do indutor, bem como a quantidade de cargas presentes no indutor e ainda o distanciamento entre ambos.
