1 Eletricidade: Carga elétrica e processos de eletrização

e [Música] esse conteúdo de eletricidade ele está no Volume 3 do livro de vocês como Volume 3 não está disponível para vocês porque ainda estão com os alunos do 3º ano vocês poderão ter acesso a tudo conteúdo na versão digital então basta vocês clicarem neste link e também está lá no ava e vocês serão redirecionados ao livro na versão digital então vocês podem usufruir de todo o conteúdo nesse bimestre nós vamos trabalhar o conteúdo do capítulo 1 e do Capítulo 4 e o restante eu encontro vocês lá no terceiro ano dentro do conteúdo de eletricidade

nós vamos dividi-lo em duas partes que é a eletrostática e eletrodinâmica e como o próprio nome diz Eletro estática estática quer dizer parado repouso então a eletrostática é uma subdivisão do conteúdo de eletricidade que estuda fenômenos elétricos Associados a cargas elétricas em repouso de forma semelhante eletrodinâmica como dinâmico está associado ao movimento nas abordaremos nesta divisão do conteúdo fenômenos elétricos que estão Associados a cargas elétricas em movimento a parte de eletrodinâmica quando vocês estiverem no terceiro ano e a parte de eletrostática nós vamos finalizar ela aqui no quarto bimestre eu vejo o seguinte eu falei

só de carga elétrica de fenômenos estáticos e eletrodinâmicos a base disso tudo é você entender o que que é carga elétrica e para entender o que que é carga elétrica não precisa entender primeiro a estrutura atômica eu acredito que todos vocês já devem ter visto lá no curso de química que que é um átomo o modelo atômico aceitável atualmente ele disse para gente que eu tenho um núcleo aonde eu tenho prótons e neutros e eu tenho uma região ao redor desse núcleo que é chamada de eletrosfera aonde está quem o meu Eletro e eu sei

que esse meu Eletro não está paradinho ele tá orbitando Além disso nós vamos representar o elétron por um sinal negativo e um próton por um sinal positivo Então você imagina que agora tem um corpo qualquer que é composto por três próximos três mais e três menos então eu verifico que o número de elétrons é igual ao número de prótons consequentemente eu classifico ele é o que possui o equilíbrio eletrostático Ou seja a mesma quantidade de mais e de menos por isso eu chamo ele de como meus Chama sua atenção porque corpo neutro não é neutro

nêutrons é uma partícula que existe lá no núcleo atômico já a classificação neutro indica um equilíbrio eletrostático Ou seja que aquele corpo possui a mesma quantidade de elétrons e a mesma quantidade de próprios certo bom agora imagine que por algum motivo eu vim aqui ó e arranquei um elétron dessa estrutura atômica Então o meu corpo vai ficar com carência de elétrons Ou seja eu vou ter mais prótons do que elétrons nesse caso eu digo que pelo fato do corpo o perdido Eletro ele vai ficar eletrizado com carga positiva da mesma forma que eu arranquei se

eu pensar o contrário se eu fornecer um Eletro para essa estrutura eu vou verificar que eu vou ter então é peço gêneros aonde eu vou ter mais quantidade de menos do que de mais certo quando eu vou ter o número de elétrons maior do que o número de prótons nesse caso eu digo que ele recebeu eletros e a classificação que a gente dá é que esse corpo agora está eletrizado com carga nega ativa o fato de um corpo possui carga positiva e carga negativa é porque eu estou fornecendo ou arrancando elétrons e no e arrancando

ou fornecendo prótons Ficou claro outra coisa que você precisa entender para a gente concluir a nossa definição de carga elétrica o seguinte uma vez que o eletrizem um corpo que que é isso quando eu arranco elétron deles eu deixo ele positivo que é o caso dessa carninha aqui agora quando eu for nesta elétrons eu deixo ele com carga negativa agora imagine se eu aproximo dois corpos que estão eletrizados com carga positiva e dois corpos estão eletrizados com carga negativa O que que a gente observa na prática a gente Verifica que surge uma força de repulsão

entre eles da mesma forma que se eu pego cargas positiva e negativa né dois corpos eletrizados com cargas Opostas e aproximo eu verifico o quê é uma atração entre ele então a gente pode dizer o seguinte que sim corpo possui carga elétrica ele vai apresentar outras de repulsão ou de atração quando eu aproximo dois corre então A ideia é o seguinte se eu tenho dois corpos neutros e aproximo eu verifico que nada ocorre com eles mais uma vez que eu eletriza esse corpo ou seja uma vez que eu tenho desequilíbrio de carga positiva e negativa

eu eletriza-se cor então se ele está eletrizado e possui cargas elétricas eu vou verificar a existência de forças de atração ou repulsão conseguiram entender o pato deu eletrizar um corpo significa que eu estou retirando ou colocando elétrons e ficou e daí você poderia me perguntar mas vez eu posso tirar em qualquer quantidade eu posso eletrizar o corpo em qualquer quantidade na verdade não a carga elétrica gente disse que é uma grandeza quantizada que que é isso existe um valor mínimo de carga elétrica e qual que é esse valor mínimo é 1,6 vezes 10 a menos

19 colombes então se eu pegar minha carga elétrica do elétron né Se eu conseguisse isolar eu verifico que um elétron ele possui essa quantidade de carga então qualquer outro corpo que eu fui eletrizar eu sempre vou ter um valor múltiplo desse valor elementar então a ideia aqui é o seguinte aqui uma vez que eu eletrizar um corpo eu vou conseguir uma carga que certo onde essa carga que será sempre um número múltiplo e o valor e onde o valor e é o valor de um elétron certo então vamos supor se eu tivesse dois elétrons então

é 2 vezes o valor de três elétrons três vezes o valor de cinco Eletro 5xz e assim sucessivamente a ideia galerinha que eu não consigo ter uma carga de um corpo com o valor inferior a esse daqui não existe uma carga elétrica com metade de 1,6 Por que que não existe porque o menor valor que eu posso ter para uma carga elétrica de coco é o valor de 1,6 vezes 10 a menos 19 por isso a gente diz que a carga elétrica é uma grandeza quantizada O quê que significa isso que a carga elétrica ela

só pode existir em valores múltiplos inteiros de uma certa é elementar vou te dar um exemplo aqui o dinheiro o valor mínimo da nossa moeda real é o que um centavo certo então qualquer valor de dinheiro que você consiga constitue você vai ter sempre um valor múltiplo inteiro de um centavo certo você consegue ter um valor de meio um centavo não você não consegue por quê Porque o menor valor da nossa moeda é o que um centavo então que eu quero dizer para você o seguinte o fato da nossa moeda né do nosso dinheiro só

existir em valores múltiplos de um centavo eu digo que ela é quantizada certo da mesma forma a carga elétrica eu posso eletrificar um corpo em valores múltiplos de e onde e é o valor de 1,6 vezes 10 a menos é só um detalhe se eu estou falando de um corpo que está com excesso de elétrons está carregado com carga negativa esse que assumirá valor negativo E por acaso eu retirei elétrons esse corpo então ele estará carregado com carga positiva e portanto esse valor de tesão aqui será positivo esse fato da carga elétrica de um corpo

ser quantizada quem descobriu isso foi Robert millikan no seu experimento de uma gota de óleo suspensa aqui eu não vou entrar em detalhes no experimento Mas se vocês tiverem curiosidade dei uma pesquisada e vocês vão verão que interessante que foi esse experimento de milho uma vez que eu já entendi então o que é carga elétrica e como eu eletrista curso eu preciso classificar para vocês o tipos de materiais que podem ser esse cor então eu posso ter materiais que nós chamamos de Condutores e isolantes Qual que é a diferença vocês sabem que eu tenho lá

usa os arranjos nos níveis de energia no modelo atômico certo o que você precisa entender o seguinte não material que é dito condutor eu possuo elétrons livres nessa última camada aqui isso significa que qualquer quantidade de energia que eu fornecer eu vou conseguir arrancar esse elétron dessa estrutura atômica e por isso eu digo que não material crédito condutor e possui elétrons livres galerinha cuidado com esse termo Livres Livres não quer dizer que o elétron está vagando pelo espaço não Bíblia quer dizer que o elétron está nessa camadinha Mais afastada mais distante do núcleo e e

ele está fracamente ligada ao núcleo então qualquer energia que eu forneço eu já consigo arrancar ele já no isolante eu esses níveis de energia mais distantes né da estrutura atômica Eles não estão preenchidos ou seja o átomo ele possui uma estrutura onde os seus elétrons estão fortemente ligado a ele para eu arrancar esse elétrico eu preciso fornecer uma energia muito grande certo então a gente diz que os materiais classificados como isolantes eles não possuem o que nós chamamos de elétrons livres tá então de uma forma geral materiais Condutores são materiais que possuem elétrons livres e

por isso eu consigo facilmente localizá-los pelo material exemplo são os metais de os isolantes eles não possuem elétrons livres portanto eu não vou ter esse o centro de elétrons na sua estrutura um exemplo é a borracha isso já justifica Porque que no frio eu tenho a parte interna metálica que é para conduzir energia e a parte de fora que é o escapamento do Fio ele é feito de um material isolante porque justamente porque ele não possui elétrons livres e não permite a condução de energia elétrica conseguiu entender e tudo isso tá associado por causa da

estrutura eletrônica de cada material eu consigo eletrizar um corpo desde você falou que eu consigo arrancar elétrons Mas como isso é possível bom é possível sim e existem três maneiras que são os processos de eletrização por atrito contato e indução e eu vou explicar rapidamente para você o eletrização por atrito é quando você tem dois materiais no caso aqui uma E aí um canudo inicialmente eles estão neutros O que quer dizer um corpo neutro quer dizer que ele possui a mesma quantidade de carga positiva mesma quantidade de carga negativa exatamente só que aí quando eu

strego um no outro por atrito né O que que ocorre o que ocorre é que um corpo cede elétrons para o outro corpo em virtude da energia mecânica fornecida Ali pela agitação pelo aquecimento Então o que observa é o seguinte a flanela ela cede elétrons para o canudo ou em outras palavras o canudo arrancar elétrons da flanela e o que a gente Verifica que o canudo fica eletrizado com carga negativa EA flanela fica eletrizada com carga positiva como que eu sei disso bom se o canal ele arrancou o celestes ele ficou com excesso de elétrons

com carga negativa EA flanela porque perdeu ficou com a positiva então a ideia aqui ilustrada por essa animação é que na eletrização por atrito os corpos vão adquirir cargas Opostas e o outro detalhe é que houve conservação de carga veja que eu não criei carga no Canudo como que essas cargas apareceram em excesso no Canudo porque eu arranquei da panela então se você contar que a quantidade de mais que eu tenho aqui você vai verificar que essa quantidade que foi arrancada aqui ela foi para o canudo Então eu tenho uma conservação de cá mas aí

você poderia até me questionar Daisy Mas como que eu vou saber que o canudo vai receber elétrons e que a flanela vai ceder Eu sei disso se eu não consigo ver um Eletro uma pergunta meu anjo você sabe disso e eu sei porque porque existe a classificação chamada descer triboelétrica o quê que isso quer dizer quer dizer que quem tá no topo dessa tabela tem a tendência de ser positivo se eu sou Positivo eu tenho a tendência de dor a eletros então quando eu atrito por exemplo a sua pele com pvc Qual que é a

tendência que vai acontecer se o PVC ele tende a ficar negativo Então significa que ele vai a aeletro e a sua pele tem a tendência de ficar positiva ou seja ela pede Allegro conseguiu entender então é a partir da classificação da série triboelétrica que é feita com vários materiais você consegue saber quem fica positivo e quem fica negativo aí você pode me dizer desde mas o que que acontece quando eu atraído por exemplo dois copos de mesmo material vamos supor que o papel com papel esfrega duas folhas A4 uma na outra eu vou conseguir eletrizar

meu amor você não vai conseguir eletrizar por quê Porque quando você junta dois corpos com a mesma vontade né os dois querem só ganhar não vai dar certo você tem que juntar materiais diferentes quando um quer ganhar e o outro quer perder então da União perfeita agora quando você pega dois materiais iguais papel papel você não conseguirá eletrizar você simplesmente vai lá ver a transformação de energia mecânica em energia térmica mas essa energia não será suficiente para arrancar elétrons então para eu visualizar o processo de eletrização por atrito eu tenho que a fritar por exemplo

vidro com algodão então eu verifico que o vidro vai perder e o a E vai ganhar Então logo não fica com carga negativa e o vidro com carga positiva entendeu a ideia o outro processos de eletrização eletrização por contato aqui necessariamente eu tenho que ter o primeiro corpo já eletrizado porque Imagine que esse primeiro corpo está eletrizado e eu tenho um segundo o corpo que está neutro quando eu aproximo os dois o que que vai acontecer esse corpo neutro você sabe que ele tem a mesma quantidade de carga positiva e negativa certo certo mas quando

ele ele sente a presença desse monte de carga positiva o que que vai acontecer com os elétrons esse corpo os elétrons desse como vão querer fluir para o corpo que está eletrizado com carga positiva O resultado é o seguinte esse saiu dois elétrons esse corpo ele neutralizou com dois positivos desse daqui tá certo então o resultado aqui um copo a vai ficar com duas cargas positivas e o corpo B que perdeu dois elétrons também vai ficar com duas cargas positivas Como que eu consigo eletrizar para o contato quando eu pego um corpo eletrizado e toco

em um corpo neutro certo vai haver transferência de carga e no final eu vou ter cargas iguais em mesma quantidade nos dois corpos então aqui eu representei por esse símbolo somatória que quer dizer o seguinte a quantidade de cargas que eu tinha antes do contato ela é igual à quantidade de cargas que eu tenho depois do contato se eu sou marque essa situação aqui ó quantas cargas eu tinha quatro se eu somar aqui quantas cargas eu tenho no final quatro Então veja aqui as cargas foram distribuídas e ouvir a conservação de carga a ideia que

é o seguinte gente e as se a forma né do corpo foi Idêntica veja que as minhas historinhas são de mesmo raio então a tendência é distribuído uniformemente Mas sabe aquela ideia de que o maior sempre vence isso se por acaso a esfera A fosse três vezes maior que a esfera B consequentemente a espera a ficaria com três vezes mais carga do que a espera bem para que isso ocorra necessariamente os materiais né desses corpos tem que ser Condutores porque Condutores porque eu preciso que flua elétrons do corpo B para o corpo Ah tá bom

veja o seguinte aqui eu tenho então animação do que seria né esse processo de eletrização e a ideia é que ao contrário da eletrização por atrito aonde eu tenho cargas Opostas no o processo de eletrização aqui eu vou ter cargas iguais ao final do processo de eletrização conseguiram entender Ótimo vamos para o último Então eletrização por indução gente induzir é você mexer com com vizinho mas sem tocar nele então aqui eu tenho novamente mas espera a que está carregada com carga positiva e uma esfera B neutra tá bom aí o que que eu vou fazer

eu vou aproximar a dever mas ao aproximar Eu não toco porque se eu tocar eu volto no processo de eletrização por contato então aqui eu só aproximo quando eu aproximo esse corpo eletrizado a ele perturba a as cargas do corpo B Então o que a gente observa é uma separar o cargo seja o corpo a induz o corpo B uma separação de carga e aí o que que eu faço eu vou lá e coloco por exemplo e o metálico é um fio terra nessa Outra Face da esfera B O resultado é o seguinte como esse

lado ficou positivo porque que esse lado ficou positivo que os elétrons saíram para cá ficou desse ladinho aqui por causa da Atração com essa Face positiva da espera Ah quando eu conecto esse fio terra elétrons vão subir vão subir da terra e vão vir em atração a essa fase positiva que foi criada se eu tenho aqui três cargas positivas significa que elas estão carentes de quantos elétrons três elétrons Então vai subir o primeiro Eletro e vai neutralizar com essa vai subir o segundo Eletro neutralizar com essa o ter e é para neutralizar com essa o

resultado aqui aniquilou as três positivas certo certo então o corpo B vai ficar com carga negativa vai subir mais elétron do Fio não não vai subir porque porque agora negativo com negativo repele final do processo eu botei o corpo B eletrizado com carga negativa e o corpo a eletrizado com carga positiva então a gente chama aqui o corpo a é classificado como um indutor corpo B é chamado de induzido Por que aquele que houve a separação de cargas Tá bom então não animação se você pudesse representar você veria o seguinte ó eu coloco o corpo

positivo em contato com o neutro houve a separação de cargas e aí eu coloco o fio terra cargas negativas sobem até a ver o desequilíbrio bom né eletrostático que havia no corpo neutro quando quebra isso eu acabo eletrizando esse forro tá bom e O legal é que no final do processo os corpos adquirem cargas Opostas somente na eletrização por contato os corpos adquirem cargas de mesmo sinal uma forma de verificar isso é numa construção de um eletroscópio e consiste o seguinte eu tenho aqui um recipiente de vidro né para ser transparente eu tenho aqui uma

haste metálica aqui embaixo você imagina duas tiras de papel alumínio você pode ser que um canudo enrolado no papel alumínio colado duas tiras de papel alumínio aqui embaixo Aqui você imagina como se fosse uma bolinha de isopor encapada com papel alumínio Então eu tenho uma esfera metálica aí você vem eletriza um bastão pode ser por exemplo por atrito e aproxima dessa esfera O resultado é o seguinte quando você aproxima o material condutor o que que vai acontecer vai acontecer uma indução a indução é uma separação de cargas O resultado é que aqui em cima vai

ficar com um tipo de carga e eu tô falando que é negativo porque eu sei que o meu bastão aqui tá com carga positiva então se ele usa as cargas negativas aqui para cima porque negativo com positivo atrás então aqui embaixo vai estar com que tipo de carga positiva Então imagina o seguinte antes as tiras aqui estavam mais aproximadas quando eu aproxima o bastão essas tiras abrem por quê que abrem porque aqui é positivo e aqui é positivo positivo com positivo acontece O que repele é por isso que quando você vai representar uma pessoa que

tomou choque não fica todo arrepiado então um cabelo fio de cabelo positivo o outro fio de cabelo a acontecer repulsão então o resultado É aquela ideia de cabelo todo arrepiado conseguir entender ótimo agora eu preciso definir com vocês uma outra coisa que é bem importante para vocês não confundirem as cores existe um fenômeno chamado de polarização que é muito semelhante ao efeito de indução só que a polarização ela vai ocorrer somente em materiais que são isolantes o que que é polarização Daisy polarização ela ocorre em materiais isolantes e eles possuem o que nós chamamos de

polos que que é isso é um conjuntinho de mais e menos tá então a molécula ela tem essa estrutura aqui ó monte de mais e menos desalinhados esse é o normal o que seria o efeito do Papel Só que aí o que que acontece quando eu eletriz um material por exemplo pentia o meu cabelo várias vezes ele fica eletrizado esse eu aproximar de pequenos pedacinhos de papéis eu verifico que os papéis são atraídos pelo pente aí eu poderia dizer porque que socorre isso ocorre por causa do efeito da polarização ou seja essas esses de pó

luizinhas esses conjuntinhos de mais e menos que antes estavam desalinhados quando eu coloco na presença desse corpo eletrizado olha só o que que acontece eles se alinham tá vendo fica aqui ó negativo negativo para esse lado e aí a face de trás tende a ficar positiva tá vendo aqui ele se alinham e esse alinhamento dessas nesses de pó luzinhas é o que nós chamamos de polarização o efeito visual ele é semelhante ao da indução que quando o material é atraído pelo indutor se resumir a história eu tenho que um corpo neutro ele pode ser constituído

de um material condutor que é classificado por ter elétrons livres e de um corpo neutro ele também pode ser isolante e não tem elétrons livres existe o nome bem elegante para chamar materiais isolantes e são classificados também como dielétrico de elétrico é sinônimo de isolante tá bom Então veja o seguinte se o material é condutor e isolante Imagine que eu tenho agora os dois efeitos eu tenho aqui ó alumínio e papel eu tenho um canudo eletrizado um canudo eletrizado o que que eu observo seu aproximo é o material condutor de corpo eletrizado eu vejo que

houve atração seu aproxima o papel de um corpo eletrizado Eu também vejo que ocorre atração Mas qualquer diferença dos fenômenos Had e essa é que aqui no condutor eu tive deslocamento de carga ou seja as cargas negativas se deslocaram para Outra Face da esfera e esta Face aqui por ter a saída do elétron ficou positivo e portanto é atraído pelo canudo veja que houve movimentação dos Eletros já do lado de cá como o papel ele é um isolante os elétrons ele não consegue sair porque ele tá preso então o que que ele faz ele simplesmente

ro tá funciona ou seja a um alinhamento das moléculas o alinhamento dos meus Cipó luzinhas Então veja que agora eu tenho positivo para baixo negativo para cima mas o meu Eletro não saiu para Face de ficar como aconteceu aqui conseguiu entender então aqui eu digo que houve polarização aqui eu digo que houve indução só que visualmente falando eu vejo o efeito de atração então cuidado se você vai fazer o seu experimento aonde o material isolante tá sendo atraído por uma material eletrizado veja que a explicação por que isso ocorre é dada pelo fenômeno de polarização

quando você pega um alumínio e ver que ele é atraído por um corpo eletrizado desde aqui agora eu tenho um fenômeno da indução por que ela ocorre devido ao movimento dos meus elétrons livres conseguiram entender que fique bem claro porque se você falar que houve indução quando o material é isolante Isso tá errado tá bom você tem que falar que houve polarização ouvir somente o realinhamento da molécula porque o Eletro ele tá preso ele não consegue sair fechou a ideia era o Oi galerinha espero que vocês tenham entendido eu aguardo vocês na próxima aula de

força elétrica e campo elétrico e E aí