2ª aula
Borges e Nicolau
Eletrização por Indução
O condutor A (indutor) eletrizado positivamente é aproximado do condutor B (induzido), inicialmente neutro. As cargas do induzido separam-se devido às interações eletrostáticas. Cargas negativas são atraídas pelas cargas positivas do indutor e cargas positivas são repelidas.
Ligando-se o induzido à Terra, as cargas positivas são neutralizadas por cargas negativas (elétrons) que fluem da Terra através da ligação. No induzido ficam apenas cargas negativas.
O processo é finalizado desligando-se o induzido da Terra e afastando-se o indutor.
O induzido (B) inicialmente neutro está finalmente eletrizado com carga de sinal contrário à do indutor (A).
O processo pode ser feito com o indutor carregado com cargas negativa. Nesse caso o induzido ficará carregado positivamente.
Corpo eletrizado atraindo um corpo neutro
Por indução um corpo eletrizado pode atrair um corpo neutro.
As cargas positivas de A atraem as negativas de B e repelem as positivas de B. A força de atração tem intensidade maior do que a de repulsão.
Animação:
Eletrização por indução
Clique aqui
Observação: Ao abrir o link da UFRGS você encontrará a animação:
"eletrização por contato". Proceda de acordo com as instruções abaixo
para encontrar a eletrização por indução.
Quadro 1
Exercícios básicos
Exercício 1:
Quando uma esfera metálica A eletrizada negativamente é aproximada de outra esfera metálica B, inicialmente neutra, ocorre o fenômeno da indução eletrostática. Faça um desenho representando a esfera A (eletrizada negativamente), a esfera B e as cargas elétricas induzidas em B.
Exercício 2:
Qual é a sequência dos procedimentos que devem ser seguidos para que B fique eletrizado? O sinal da carga elétrica que B adquire é o mesmo de A?
Exercício 3:
Um bastão de borracha, eletrizado positivamente, é aproximado de duas esferas metálicas, A e B, que estão em contato. A seguir, afasta-se ligeiramente uma esfera da outra e remove-se o bastão de borracha. Por último, as esferas são suficientemente afastadas de modo que uma não exerça influência na outra. Faça um esquema da distribuição de cargas elétricas induzidas nas esferas A e B nas situações:
a) Bastão próximo às esferas que estão em contato:
b) Esferas são ligeiramente afastadas e o bastão é removido:
c) Esferas são muito afastadas uma da outra
Exercício 4:
Numa aula de Eletrostática, o professor coloca a seguinte situação: são dadas três esferas metálicas A, B e C. Observa-se que B atrai A e B repele C. No que diz respeito ao estado de eletrização das esferas, o professor apresenta quatro possibilidades e pede aos alunos que escolham aquelas compatíveis com as observações:
Qual ou quais você escolheria?
Exercício 5:
Uma barra de vidro depois de atritada com um pano de lã atrai pequenos pedaços de papel. Como você explicaria este fato, sabendo-se que o papel é um isolante?
Exercícios de Revisão
Revisão/Ex 1:
(PUC-SP)
Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais:
a) iguais, iguais e iguais;
b) iguais, iguais e contrários;
c) contrários, contrários e iguais;
d) contrários, iguais e iguais;
e) contrários, iguais e contrários
Revisão/Ex 2:
(UFMG)
Durante uma aula de Física o professor Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir.
Inicialmente ele aproxima duas esferas metálicas - R e S -, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na figura 1.
Cada uma dessas esferas está apoiada num suporte isolante.
Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na figura 2.
Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na figura 3.
Considerando-se essas informações, é correto afirmar que, na situação representada na figura 3:
a) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra.
b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra.
c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa.
d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva.
Revisão/Ex 3:
(FUVEST)
Aproximando-se uma barra eletrizada de duas esferas condutoras, inicialmente descarregadas e encostadas uma na outra, observa-se a distribuição de cargas esquematizadas na figura abaixo.
Em seguida, sem tirar do lugar a barra eletrizada, afasta-se um pouco uma esfera da outra. Finalmente, sem mexer mais nas esferas, remove-se a barra, levando-a para muito longe das esferas. Nessa situação final, a figura que melhor representa a distribuição de cargas nas duas esferas é:
Revisão/Ex 4:
(Fuvest-SP)
Três esferas metálicas iguais, A, B e C, estão apoiadas em suportes isolantes, tendo a esfera A carga elétrica negativa, Próximas a ela, as esferas B e C estão em contato entre si, sendo que C está ligada à Terra por um fio condutor, como na figura.
A partir dessa configuração, o fio é retirado e, em seguida, a esfera A é levada para muito longe. Finalmente, as esferas B e C são afastadas uma da outra. Após esses procedimentos, as cargas das três esferas satisfazem as relações:
a) QA < 0--------QB > 0--------QC > 0
b) QA < 0--------QB = 0--------QC = 0
c) QA = 0--------QB < 0--------QC < 0
d) QA > 0--------QB > 0--------QC = 0
e) QA > 0--------QB < 0--------QC > 0
Revisão/Ex 5
(UFRJ)
Três pequenas esferas metálicas idênticas, A, B e C, estão suspensas, por fios isolantes, a três suportes. Para testar se elas estão carregadas, realizam-se três experimentos durante os quais se verifica com elas interagem eletricamente, duas a duas:
Experimento 1: As esferas A e C, ao serem aproximadas, atraem-se eletricamente, como ilustra a figura 1:
Experimento 2: As esferas B e C, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 2:
Experimento 3: As esferas A e B, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 3:
Formulam-se três hipóteses:
I - As três esferas estão carregadas.
II - Apenas duas esferas estão carregadas com cargas de mesmo sinal.
III - Apenas duas esferas estão carregadas, mas com cargas de sinais contrários.
Analisando o resultados dos três experimentos, indique a hipótese correta. Justifique sua resposta.
Resolução Comentada:
Exercício 1: resolução
Observação: Num condutor eletrizado as cargas elétricas em excesso distribuem-se pela superfície do condutor.
Exercício 2: resolução
Na presença do indutor, liga-se o induzido à Terra. Elétrons de B escoam para a Terra.
Observação: Quando se liga um condutor isolado à Terra ele se descarrega. No caso, o condutor B é ligado à Terra na presença de A. Escoam as cargas induzidas de mesmo sinal que a indutora.
Desfaz-se a ligação de B com a Terra.
Afasta-se A de B. O condutor B fica eletrizado positivamente.
Exercício 3: resolução
a)
b)
c)
Exercício 4: resolução
Se B e C se repelem concluímos que essas esferas estão eletrizadas e com cargas elétricas de mesmo sinais (ambas positivas ou ambas negativas).
Como B atrai A, decorre que ou A está neutra ou A está eletrizada com carga elétrica de sinal oposto ao de B.
Temos, assim, as possibilidades: 3 e 4.
Resposta: 3 e 4
Exercício 5: resolução
A barra de vidro está eletrizada positivamente. Assim, elétrons existentes no papel são atraídos para o lado mais próximo da barra de vidro, ficando o outro lado com excesso de cargas elétricas positivas. A força de atração entre a barra e o lado negativo do papel é mais intensa do que a força de repulsão entre a barra e o lado positivo do papel. O resultado é a ocorrência de atração.
No papel (isolante) não há elétrons livres, mas ocorre um processo semelhante à indução eletrostática denominado polarização: cada átomo do isolante se deforma passando a se comportar como um sistema constituído de dois pólos, um positivo e outro negativo. No interior do isolante, as cargas elétricas dos dipolos se neutralizam, havendo um excesso de cargas negativas numa face do isolante e na outra excesso de cargas elétricas positivas.
A barra de vidro está eletrizada positivamente. Assim, elétrons existentes no papel são atraídos para o lado mais próximo da barra de vidro, ficando o outro lado com excesso de cargas elétricas positivas. A força de atração entre a barra e o lado negativo do papel é mais intensa do que a força de repulsão entre a barra e o lado positivo do papel. O resultado é a ocorrência de atração.
No papel (isolante) não há elétrons livres, mas ocorre um processo semelhante à indução eletrostática denominado polarização: cada átomo do isolante se deforma passando a se comportar como um sistema constituído de dois pólos, um positivo e outro negativo. No interior do isolante, as cargas elétricas dos dipolos se neutralizam, havendo um excesso de cargas negativas numa face do isolante e na outra excesso de cargas elétricas positivas.
Revisão/Ex 1: resolução
Na eletrização por atrito os corpos adquirem cargas elétricas de sinais contrários. Já na eletrização por contato os corpos ficam eletrizados com carga de sinais iguais. Na eletrização por indução o induzido adquire carga de sinal contrário à carga elétrica do indutor.
Resposta: e
Na eletrização por atrito os corpos adquirem cargas elétricas de sinais contrários. Já na eletrização por contato os corpos ficam eletrizados com carga de sinais iguais. Na eletrização por indução o induzido adquire carga de sinal contrário à carga elétrica do indutor.
Resposta: e
Revisão/Ex 2: resolução
Inicialmente as esferas R e S sofrem indução eletrostática. Toca-se rapidamente o dedo na esfera S e afasta-se a esfera eletrizada negativamente. A esfera R deixa de sofrer indução e permanece neutra.
A esfera S, por sua vez, eletriza-se com carga elétrica de sinal contrário à da esfera isolante. Portanto, S fica positivamente eletrizada.
Resposta: d
Inicialmente as esferas R e S sofrem indução eletrostática. Toca-se rapidamente o dedo na esfera S e afasta-se a esfera eletrizada negativamente. A esfera R deixa de sofrer indução e permanece neutra.
A esfera S, por sua vez, eletriza-se com carga elétrica de sinal contrário à da esfera isolante. Portanto, S fica positivamente eletrizada.
Resposta: d
Revisão/Ex 3: resolução
O conjunto constituído pelas esferas condutoras sofre indução eletrostática. A região da esfera próxima da barra se eletriza negativamente e a região da esfera mais afastada da barra se eletriza positivamente. Afastando-se ligeiramente as esferas e afastando-se a barra, as cargas elétricas das esferas se atraem.
Resposta: a
O conjunto constituído pelas esferas condutoras sofre indução eletrostática. A região da esfera próxima da barra se eletriza negativamente e a região da esfera mais afastada da barra se eletriza positivamente. Afastando-se ligeiramente as esferas e afastando-se a barra, as cargas elétricas das esferas se atraem.
Resposta: a
Revisão/Ex 4: resolução
O procedimento descrito pode ser esquematizado como segue:
O procedimento descrito pode ser esquematizado como segue:
Resposta: a
Revisão/Ex 5: resolução
Os experimentos permitem concluir que as esferas A e B estão eletrizadas com cargas de sinais contrários (pois se atraem no experimento 3) e que a esfera C está neutra, sendo atraída por indução pela esfera A (experimento 1) e pela esfera B (experimento 2). Portanto, das três hipóteses formuladas, a correta é a hipótese III.
Resposta: III
Os experimentos permitem concluir que as esferas A e B estão eletrizadas com cargas de sinais contrários (pois se atraem no experimento 3) e que a esfera C está neutra, sendo atraída por indução pela esfera A (experimento 1) e pela esfera B (experimento 2). Portanto, das três hipóteses formuladas, a correta é a hipótese III.
Resposta: III
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