RKA12C É comum a pretensão de dividir todos os materiais que existem em isolantes elétricos ou condutores elétricos. Na verdade, isso não acontece bem assim. Existem semicondutores, supercondutores, e outras formas exóticas de materiais em termos de condutibilidade elétrica.
Entretanto, para o nosso estudo agora, vai ser suficiente estudar os isolantes e os condutores elétricos. Vamos estudar semelhanças e diferenças entre os isolantes e os condutores. Antes de falar sobre diferenças entre esses elementos, vamos observar aqui um cilindro feito de material isolante, outro cilindro feito de material condutor.
Uma semelhança é que tanto os isolantes quanto os condutores são compostos de uma quantidade muito grande de átomos e moléculas. Nos átomos que compõem esses materiais, temos um núcleo que tem carga positiva e, ao redor dele, temos uma quantidade de elétrons ali orbitando, que são carga negativa. Também, tanto para os isolantes quanto para os condutores, o núcleo que tem carga positiva não pode se mover dali.
Quero dizer que eles podem se mexer, se agitar levemente, mas eles não saem dali, do núcleo do átomo. Ou seja, eles não podem viajar livremente pelo material. Estamos falando aqui de materiais em estado sólido, e então os núcleos estão fixos, estão presos.
Já falando das cargas negativas dos elétrons, nos condutores, os elétrons podem se movimentar com relativa liberdade, quase sem resistência. Já a diferença para os isolantes é que os elétrons não podem se movimentar pelo material livremente. Os elétrons, então, estão também presos nos materiais isolantes.
E essa é a diferença-chave entre condutores e isolantes. Nos condutores, os elétrons podem se movimentar relativamente de maneira livre pelo condutor, pelo material. Nos isolantes, os elétrons não se movimentam pelo material todo.
Ainda assim, nos condutores, os elétrons não se movem por si só. Eles têm que ser obrigados a entrar em movimento. Seja, por exemplo, ligando os extremos do condutor em uma bateria, ou sujeitando-o a um campo elétrico ou a uma certa força, por exemplo, elétrica.
Se houver esse estímulo no condutor, os elétrons vão se mover pelo material com certa liberdade. Já nos isolantes, isso não vai poder acontecer. Eles estão presos.
Aparentemente, a conclusão que podemos tirar é que, havendo, por exemplo, uma bateria ligada nos extremos do condutor, há, então, interação elétrica, há uma movimentação de elétrons, enquanto, nos isolantes, não há nenhum tipo de interação elétrica. Isso não é bem verdade! O que pode acontecer, ou o que acontece, por exemplo, ligando, aos extremos de um isolante, uma bateria, nós podemos fazer com que, aqui dentro do átomo, esta carga, que é do núcleo, que é positiva, se movimente, por exemplo, para o lado de cá, e a carga negativa se concentre toda aqui na nuvem de elétrons.
. . eles se concentrem todos no outro lado do átomo.
Isso pode, sim, causar efeito em cargas elétricas colocadas nas proximidades de certos materiais isolantes. Ou seja, eles podem interagir eletricamente. Vamos, agora, ver o que acontece se nós oferecermos carga extra a um condutor.
Para facilitar a compreensão e o desenho, eu não vou desenhar todos os núcleos dos átomos. Nós sabemos que, para cada átomo, as cargas positivas e negativas se anulam, deixando que a carga elétrica total seja nula. Vou usar aqui somente para mostrar a carga extra.
Ou seja, cada átomo tem a carga positiva e a negativa se anulando. E a questão é: o que acontece quando oferecemos carga extra ali nessa situação? O que acontece, então, se eu colocar carga negativa extra em um isolante?
Coloco carga negativa aqui, aqui e aqui, ao longo do isolante. Nós sabemos que a carga elétrica não pode se mover pelo isolante, e, por causa disso, eu posso carregar todo o material que eu tenho aqui, ou eu posso deixar carregada mais uma parte do isolante do que outra. No condutor, entretanto, se eu coloco uma carga negativa aqui e uma outra carga negativa aqui, elas não precisam ficar aqui se elas não quiserem.
Bem, primeiro que, tendo uma carga negativa aqui e outra carga negativa aqui, uma repele a outra, de modo que esta vai vir para esta borda, e esta outra vai vir para a outra borda, mas elas não podem saltar para fora do condutor. Para isso, é necessário muito mais energia. E o que acontece é que, ao oferecer carga negativa para um condutor, toda a carga negativa vai para a borda do condutor, para as bordas do condutor, porque, mesmo que você conseguisse colocar a carga negativa no centro, no meio do condutor, ao uma repelir a outra, o que acontece é que iriam todas ficar bem na borda do condutor.
O mesmo aconteceria com cargas positivas. E você pode se perguntar: como eu vou colocar uma carga positiva ali? Na verdade, o que acontece é que, ao retirar uma carga negativa, o "saldo" que teremos vai ser de carga positiva.
Então, retirando cargas negativas, as cargas positivas vão ficar nas bordas do condutor por se repelirem. Que tipos de materiais são isolantes? Vidro é um exemplo de material isolante.
Madeira é um tipo de material isolante. A maioria dos plásticos são, também, isolantes. Esses representam este tipo de ambiente.
Você pode colocar carga, você pode carregá-los, deixá-los eletricamente carregados. Ao colocar carga ali, a carga vai ficar presa. Materiais condutores são principalmente metais.
Exemplo: ouro, cobre, que é muito utilizado, prata. Neles, as cargas elétricas podem viajar com certa liberdade. Bem, agora que já sabemos como isolantes e condutores funcionam, vamos ver um exemplo.
Vamos considerar que temos aqui dois materiais que são condutores. Vamos considerar que, neste aqui, temos uma carga resultante negativa, claro, toda armazenada na borda externa do condutor. E, ao pegar este condutor e encostar no outro, o que vai acontecer?
Como cada carga negativa vai repelir outra carga negativa, o que vai acontecer, ao um condutor tocar o outro, é que cargas negativas do primeiro passarão para o segundo, de maneira que uma fique o mais distante possível da outra e de modo que, se os dois tiverem o mesmo tamanho, no final, os dois condutores terão a mesma quantidade de carga negativa, de carga extra negativa, ou, se o segundo condutor for um pouco maior, ele ficará com mais carga negativa, porque nele há maior capacidade para distribuir essas cargas. Fácil! Agora, vamos analisar outra situação.
Há outra maneira de eletrizar ou de carregar um objeto de material condutor, que é chamada carga ou eletrização por indução. Como funciona? A ideia é pegar o primeiro condutor, que tem cargas extras negativas, e aproximar, sem tocar, do segundo condutor, que não tem nenhuma carga extra.
Ao aproximar o primeiro condutor, que tem carga extra negativa, do segundo condutor, que não tinha nenhuma carga extra, o que vai acontecer? Bem, as cargas negativas do segundo condutor podem mover-se à vontade. E elas vão desejar se mover, porque as cargas negativas do primeiro vão fazer com que as negativas do segundo acabem se repelindo.
Então, as cargas negativas do segundo condutor vão querer ir para a parte mais distante possível do primeiro condutor. E elas vão ficar concentradas, neste desenho, aqui na parte oposta àquela que está próxima ao primeiro condutor. Por do lado, já que as cargas negativas saíram desta parte, então este lado vai ficar com mais cargas positivas.
As cargas negativas deste primeiro objeto estão atraindo as cargas positivas do segundo objeto. Cargas com sinais opostos se atraem, cargas com o mesmo sinal se repelem, por isso as negativas estão aqui na parte oposta. Bem, e paramos por aí?
Não! Vamos, agora, supor. .
. Vamos conectar este segundo condutor ao que chamamos de terra. O que é a terra?
Pode ser a própria terra, ou pode ser outra superfície que é capaz de ser um provedor de uma quantidade muito grande, digamos, uma quantidade infinita, de elétrons, em comparação com aquele condutor que a ela estamos ligando. Ou seja, a terra pode oferecer, dar elétrons à vontade para aquele material que foi conectado a ela, ou pode receber desse material também a quantidade que for de elétrons. E, ao conectar esta barra de ferro, por exemplo, de metal, à terra, o que vai acontecer?
Ora, as cargas negativas podem se mover livremente, então, o que acontece é que essas cargas vão poder sair pelo condutor e ir em direção à terra e por lá ficar. E o que acontece é que, ao saírem todas as cargas negativas, vão sobrar as cargas positivas, e nós conseguimos carregar, ou seja, eletrizar positivamente este objeto condutor. Sobram as cargas positivas, e, aí, ele está eletrizado positivamente, carregado positivamente.
Naturalmente, não são todos os elétrons que estavam lá que saíram. Ainda há elétrons ali, mas, no saldo, a carga que sobra é positiva. E eu posso, agora, por exemplo, cortar este fio.
E, ao afastar o primeiro objeto de material condutor daqui, eu fico com o segundo objeto eletrizado, carregado positivamente. Se eu retirei o primeiro objeto, que era aquele que tinha carga negativa e, portanto, repeliu os elétrons do segundo, os elétrons da terra poderiam querer voltar para o segundo objeto. Entretanto, isso não vai ser possível, porque eu cortei o fio, e, assim, ele fica carregado.
Eu consegui carregar sem a necessidade de tocar um no outro. Vamos, agora, a um outro exemplo. A maioria das pessoas já fez isto: esfregou um balão contra o cabelo.
E o que acontece é que o balão fica eletricamente carregado. Elétrons saem do seu cabelo, pulam para a borracha, e ela fica com cargas negativas extras. E, normalmente, as pessoas costumam levar o balão até uma parede ou até o teto, e, se houver sorte, o balão vai ficar ali grudado.
Isso é bem legal! Mas como é que acontece? Bem, tanto o teto quanto a borracha da bexiga, do balão, são materiais isolantes.
Eles não podem transmitir as cargas elétricas com facilidade. Entretanto, é possível acontecer de os átomos, aqui do teto, ficarem polarizados por causa da presença das cargas negativas que existem no balão. Então, a carga positiva do átomo é atraída, e a carga negativa do átomo é repelida pelas cargas negativas do balão.
E isso faz com que aconteça uma força de interação entre o balão e o teto. As cargas positivas do teto e as cargas negativas do balão se atraem, gerando uma força resultante que empurra balão para cima e o mantém grudado. É claro que existe a força de repulsão entre as cargas negativas do balão e as cargas negativas do átomo, mas elas estão mais distantes e, por isso, essa força de repulsão é menor.
A força resultante, portanto, faz com que o balão fique grudado no teto. Veja você, então, que temos materiais isolantes. Mesmo assim, eles podem interagir, porque os átomos podem se polarizar.
Aí, acontece esse tipo de interação. Até o próximo vídeo!
