Cargas Elétricas e Eletrização: conceitos, tipos e exemplos

As cargas elétricas estão presentes em todos os corpos e objetos ao nosso redor. A carga elétrica é uma propriedade da matéria, são partículas elementares que constituem o átomo. Dentre as principais delas temos: o próton, o elétron e o nêutron. Um corpo pode sofrer distintos processos capazes de transferir elétrons, chamados de processos de eletrização.

Átomo e estrutura atômica

Os prótons são cargas positivas localizadas no núcleo do átomo, e estão fortemente ligados ao nêutrons, partícula elementar desprovida de carga elétrica. Os prótons e os nêutrons permanecem sempre no núcleo atômico dando estabilidade ao átomo, quanto mais prótons o núcleo tiver, maior deve ser o número de nêutrons para manter o núcleo estável.

Unidade de carga elétrica

Como já sabemos, a carga elétrica é uma propriedade da matéria, e a carga elétrica sempre é encontrada em um valor mínimo múltiplo da carga elementar(e).

A unidade de carga elétrica no Sistema Internacional é o Coulomb(C).

Podemos determinar a carga elétrica de um corpo através do produto entre a carga elementar e o número de elétrons que o corpo tem em excesso ou em escassez:

Exemplo: Um corpo A ao entrar em contato com um corpo B de material distinto ficou com carga elétrica de 19,2 µC. O número de elétrons que o corpo recebeu é de:

Eletrização

O processo de eletrização é um fenômeno físico caracterizado pela interação entre dois ou mais corpos e entre os corpos e os meios, e durante a eletrização um corpo pode perder ou ganhar apenas elétrons durante o processo, permanecendo o próton no núcleo do átomo.

1. Um corpo eletrizado positivamente está com excesso de prótons, pois durante a eletrização perdeu elétrons, ficando assim com mais prótons do que elétrons.

2. Um corpo eletrizado negativamente está com excesso de elétrons, pois durante a eletrização ganhou elétrons, ficando assim com mais elétrons do que prótons.

3. Um corpo que possui o número de elétrons igual ao número de prótons encontra-se neutro, ou seja, carga elétrica nula.

Existem três processos de eletrização: atrito, contato e indução.

Na eletrização por atrito, dois ou mais corpos de materiais distintos são friccionados, ou seja, atritados. Há uma tendência natural dos corpos que possuem maior afinidade com elétrons receberem elétrons dos corpos com menor afinidade, respeitando a série triboelétrica. Ao final da eletrização por atrito, os corpos estarão com cargas de sinais distintos, devido a transferência de elétrons.

Tabela 1

Fonte: Autora do Resumo

Na eletrização por contato, dois ou mais corpos iguais de cargas distintas são colocados em contato, ocorre a transferência de elétrons até que os corpos fiquem com cargas de mesmo sinal e mesmo módulo. 

Exemplo:

Fonte: Autora do Resumo

Na eletrização por indução, não há contato entre o corpo indutor e o induzido. Chamamos de corpo indutor aquele que possui carga elétrica diferente de zero, e o corpo induzido, aquele que está neutro. Quando o corpo indutor aproxima-se do corpo induzido tende a atrair as cargas de sinais opostos para perto da região em que se encontra e repele as cargas de mesmo sinal, tornando o corpo induzido polarizado.

Fonte: Autora do Resumo.

Na figura 1, temos o corpo A neutro e o corpo B eletrizado positivamente. Se o corpo A estiver em contato com um fio condutor em contato com a terra(solo), os elétrons que se encontram na terra correm pelo fio condutor até chegar ao corpo A, em número proporcional às cargas em excesso do corpo indutor, de tal forma que ao final do processo o corpo A encontra-se com carga de sinal oposto ao do corpo B.

Princípio de conservação das cargas elétricas

Em um processo de eletrização, a somatória das cargas elétricas dos corpos envolvidos permanece constante antes e depois da eletrização, ou seja, não podemos criar ou destruir as cargas elétricas.

Condutores e isolantes

Os condutores são materiais que conduzem os elétrons com facilidade, ou seja, são bons condutores de corrente elétrica. Os condutores possuem diversas aplicações: nas bobinas dos aparelhos eletrônicos, nos fios de energia dos postes de iluminação, nas eletrônicas e entre outros.

Materiais: Ouro, Cobre, Latão, Bronze e etc.

Os isolantes são materiais que possuem poucos elétrons livres, são resistentes à passagem de corrente elétrica. Os isolantes são aplicados em sua maioria como revestimentos protetores.

Materiais: Isopor, Borracha, Madeira, Vidro e etc.

Cargas Elétricas e Eletrização no Enem

A eletricidade é um dos conteúdos mais importantes quando falamos os conteúdos TOP  10 de incidência no ENEM. Vejamos uma abordagem no ENEM, como exemplo:

[GABARITO: D]

É importante estar ligado, em possíveis abordagens matemáticas da eletrização por contato, em que a questão pode propor sucessíveis processos de eletrização por contato com a finalidade de encontrar a carga final. Devemos destacar também, a abordagem teórica sobre o conteúdo. É fundamental que o aluno revise os processos e conceitos finais de cada tópico abordado neste resumo.