Circuitos e Efeitos da Corrente Elétrica: Eletrização por Atrito e Eletrização por Indução


Efeito Luminoso

No início da eletrodinâmica, es­tudamos que corrente elétrica con­siste de um movimento ordenado de portadores de cargas elétricas, atra­vés de um condutor de eletricidade. Vimos que:

•    Condutor sólido: movimento de elétrons;
•    Condutor líquido: movimento de cátions e ânions;
•    Condutor gasoso: movimento de cátions e elétrons.

Circuitos e Efeitos da Corrente Elétrica

Esse movimento pode causar os seguintes efeitos: Joule, químico, magnético, luminoso e fisiológico. Os íons positivos da solução se diminuem para o eletrodo negativo e os ions negativos, para o eletrodo positivo reduzindo dessa forma o efeito químico. Esse é o processo industrialde prateamento de determina­dos metais. Em solução apropriada, mergulham-se os metais em lugar dos eletrodos e aplica-se uma diferença de potencial, até que se dê o depósito de cromo ou prata desejado.

As lâmpadas fluorescentes trans­formam uma porcentagem alta de energia elétrica em energia lumino­sa, daí o fato de serem lâmpadas econômicas. A corrente elétrica, ao atraves­sar os fios condutores de eletricida­de e em especial os resistores, gera aquecimento. Esse aquecimento ocorre devido à transformação da energia elétrica em térmica. Tal transformação é denominada de efeito Joule.

Efeito Magnético

Se aproximamos uma bússola de um fio reto, condutor e percorrido por uma corrente elétrica, notamos uma possível alteração da direção de sua agulha magnética. As lâmpadas incandescentes (de filamento) não realizam efeito lu­minoso. Nelas ocorre o efeito Joule, ou seja, emitem luz devido ao aque­cimento, por isso seus filamentos são considerados resistores e o aquecimento é elevado (a tempera­tura pode atingir 3 000°C). No resistor ocorre efeito Joule, por isso que ele se aquece na passagem da corrente elétrica.

Efeito Químico

Consideremos uma solução eletrolítica contida num recipiente. Aplica-se, através de dois eletrodos imersos na solução, uma diferença de potencial.

Afeito Fisiológico

O efeito fisiológico está relacionado às consequências que o nosso corpo sofre saem da corrente elétrica. As consequências são contrações de músculos e ner­vos, seguidos de dores. Correntes elétricas de baixa in­tensidade (até alguns miliamperes) não causam prejuízo ao corpo hu­mano.
Correntes elétricas de alta intensidade (acima de 100 miliamperes) provocam dores intensas e pode gerar perfurações nos vasos sanguíneos e levar o indivíduo à morte.O choque elétrico ocorre quando o nosso corpo fica exposto a uma diferença de potencial. Devem-se evitar as tensões dos fios elétricos, em especial, os de alta tensão.

Eletrização por Atrito

Processos de Eletrização

A maioria dos corpos na nature­za se encontram eletricamente neutros, ou seja, o número de prótons é igual ao de elétrons. Pode­mos, por meio de alguns pro­cessos, retirar ou colocar elétrons num determinado corpo. Nesse caso, dizemos que o corpo sofreu uma eletrização. São três os processos de eletri­zação dos corpos: atrito, contato e indução. Nesta aula, serão analisados os processos por atrito e contato e, na próxima aula, o processo por in­dução.

Eletrização por Atrito

Ao atribuirmos dois corpos neu­tros e de materiais diferentes, pode ocorrer que um deles retire elétrons do outro. Se isso acontecer, no final ficaremos com dois corpos carrega­dos com cargas de mesmo módulo e de sinais contrários. Antes do atrito, 2 corpos neutros:

Após o atrito, 2 corpos carregados: As cargas adquiridas pelos cor­pos que se encontravam inicialmen­te neutros serão sempre de mesmo módulo, porém de sinais contrários (+ Q e – Q). A eletrização por atrito ocorre mais facilmente em corpos isolantes de eletricidade. Essa eletrização faz parte do nosso cotidiano, por exemplo:

•   quando atritamos o pente nos ca­belos;
•   o atrito do agasalho de lã com o nosso corpo.

Eletrização por Contato

A eletrização por contato só pode ocorrer para corpos conduto­res de eletricidade. Dados dois, ou mais corpos, em que pelo menos um deles esteja car­regado eletricamente, o contato en­tre eles, ou a ligação por meio de um fio condutor, faz com que haja movi­mento de elétrons até que se atinja o equilíbrio eletrostático. Por exemplo, para dois corpos: A carga inicial do corpo B se dis­tribui, durante o contato, entre os corpos A e B.
Como a troca de cargas ocorre somente entre A e B, então:

Q = QA + QB, ou seja:
XQ antes = ZQ depois

Se os corpos forem idênticos, isto é, tiverem mesma forma e mesmo vo­lume, as cargas no final serão iguais: Corpo A idêntico ao B => QA = QB
As cargas dos corpos, após o con­tato, serão sempre de sinais iguais. Fizemos na teoria o contato de dois corpos, porém nada impede que o contato seja feito simultaneamente com vários corpos. Independente­mente do número de corpos, a soma das cargas antes do contato é igual à soma das cargas após o contato.

Contato Simultâneo

Ocorre quando três ou mais corpos são colocados em contato ao mesmo tempo.

Contato Sucessivo

O contato sucessivo entre cor­pos ocorre em etapas: na primeira, encostamos A com B; na segunda, A com C. Atritando a seda no vidro, nota­mos experimentalmente que elé­trons do vidro são transferidos (arrancados) para a seda.

Eletrização por Indução

Na eletrização por indução, são utilizados dois corpos: o indutor e o induzido.
•   Indutor é um corpo que se encon­tra previamente carregado, com carga positiva ou negativa, poden­do ser um condutor ou isolante.
•   Induzido é um corpo neutro, que vai ser carregado com carga de si­nal contrário ao indutor. Ele deve ser obrigatoriamente um condutor de eletricidade.

Passos para eletrização:

1) Aproximar o induzido ao indutor: Induzido. Devido à presença da carga po­sitiva do indutor, elétrons do induzi­do se dirigem para a face mais próxima do indutor.
2) Ligar o induzido à Terra: A Terra é um grande condutor, que procura neutralizar a carga elétrica de iodos os corpos, quando li­gados a ela. Na face direita do induzido, há falta de elétrons, que será suprida pela Terra. Na face esquerda do induzido, há excesso de elétrons, que não conseguem ser arrancados pela Terra devido à atração do indutor. A ligação terra pode ser feita em qualquer ponto do induzido.
3) Desfazer a ligação terra:
4) Afastar o induzido do indutor: Após o afastamento, a carga ne­gativa que resultou no induzido dis­tribui-se pela sua superfície. A indução que ocorre nos condu­tores explica o fenômeno de atração entre um corpo carregado e outro neutro.

Carregado Neutro

O corpo carregado positivamen­te está mais próximo da carga nega­tiva do corpo neutro do que da carga positiva. Consequentemente, a atra­ção é mais intensa do que a repul­são. Na prática, verifica-se que um corpo carregado de eletricidade pode atrair outro corpo neutro e iso­lante. Como isso pode ocorrer? Nos corpos isolantes não ocorre indução, porém pode ocorrer polari­zação, quer dizer, ficam mais elé­trons de um lado dos átomos do que do outro, devido à presença de um corpo carregado. Devido à polarização, portanto, ocorre atração entre um corpo carre­gado e outro neutro e isolante.

Eletroscópio

O eletroscópio é um aparelho que serve para descobrirmos se um corpo apresenta ou não carga elétrica. O eletroscópio é constituído de uma esfera metálica, fixa no extremo de uma haste também metálica, e duas tiras de papel alumínio ou finas lâminas de ouro, fixas na extremida­de da haste oposta à esfera. A parte da haste que contém as tiras fica imersa numa garrafa trans­parente, para não sofrer influências das correntes de ar.
O eletroscópio acima está neutro pelo fato de as folhas permanece­rem paralelas. Ao aproximarmos da esfera um corpo carregado com carga positiva, ocorre indução no eletroscópio e as tiras se repelem.

Se o corpo aproximado for nega­tivo, então:

a) cargas de mesmo sinal diver­gem as folhas: A esfera sofre indução na pre­sença de um corpo carregado e é atraída por ele. Se a esfera se encontrar carre­gada, poderá ser atraída ou repelida pelo corpo carregado, dependendo dos sinais de suas cargas elétricas. Afastando-se o corpo, as tiras voltam a ficar paralelas. Um eletroscópio pode ser carre­gado eletricamente por contato ou indução. No contato, o eletroscópio adqui­re carga elétrica de mesmo sinal do corpo carregado. Na indução, liga-se o eletroscó­pio à Terra, na presença de um corpo carregado, de forma a adquirir carga de sinal contrário à desse corpo.

b) cargas de sinais contrários convergem as folhas: Pêndulo Elétrico. O pêndulo elétrico consiste em uma esfera condutora presa vertical­mente por um fio isolante.

Atração e Repulsão

Se aproximarmos um corpo car­regado do eletroscópio também car­regado: