Indução Eletrostática - Condutores e Isolantes

Indução Eletrostática - Condutores e Isolantes

Indução em um Condutor

Na Fig. 1a temos um corpo condutor neutro A, apoiado em um suporte isolante. Suponhamos que um bastão isolante (B) eletrizado positivamente seja aproximado de A, mas sem encostar. As cargas positivas de B atrairão alguns elétrons livres do condutor de modo que o lado próximo ao bastão ficará com excesso de cargas negativas e o lado oposto ficará com excesso de cargas positivas.

(a)

(b)

(Fig. 1)

É importante observar que o corpo A continua neutro. Houve apenas uma separação de cargas dentro dele mas o total de suas cargas continua a ser nulo. Esse processo de separação de cargas dentro de A chama-se indução eletrostática. O corpo A é chamado de induzido e o bastão B é o indutor.

Entre as cargas positivas de A e o bastão (Fig. 2a) há um par de forças de repulsão e entre as cargas negativas de A e o bastão há um par de forças de atração . Porém, . pois as cargas negativas estão mais próximas do bastão (e quanto menor a distância, maior a intensidade da força). Portanto, o efeito resultante é um par de forças de atração entre o corpo A e o bastão (Fig. 2b).

(a)

 

(b)

(Fig. 2)

Temos portanto uma situação em que há atração entre um corpo eletrizado (o bastão B) e um corpo neutro.

Se o bastão B estivesse carregado negativamente teríamos a situação representada na Fig. 3. Também nesse caso o efeito resultante é de atração.

 (a)

(b)

(Fig. 3)

Eletrização por Indução

Na Fig. 4a repetimos a situação da Fig. 1b. O condutor A está neutro mas dentro dele há separação de cargas (indução eletrostática), provocada pelas cargas positivas do bastão B.

(a)

(b)

(Fig. 4)

Se ligarmos o corpo A à Terra (Fig. 4b) por um fio condutor, as cargas positivas em excesso serão neutralizadas por elétrons que sobem da Terra e assim, o corpo A deixa de ser neutro, ficando carregado negativamente. Quando afastarmos o bastão, as cargas negativas em excesso no condutor A vão se distribuir pela superfície do condutor (Fig. 5). Desse modo, o condutor A foi eletrizado por indução. No fim sua carga tem sinal oposto ao da carga do indutor (o bastão B).

(Fig. 5)

Se o indutor tivesse carga negativa (Fig. 6) no fim, o condutor A ficaria eletrizado positivamente.

(a)

(b)

(c)

(d)

(Fig. 6)

Indução em um Isolante

Quando o induzido é isolante não há uma separação de cargas como no caso do condutor. Ocorre um fenômeno mais complexo, chamado polarização. As moléculas são deformadas, ocorrendo dentro da molécula uma separação das cargas positivas e negativas (Fig. 7a).

(a)

(b)

(Fig. 7)

Em termos de efeitos, tudo se passa como se houvesse uma concentração de cargas negativas na região próxima do bastão (Fig 7b) e uma concentração de cargas positivas na região mais afastada do bastão. Em termos de forças, continua havendo um par de forças de atração entre o indutor e o induzido.

Eletroscópios

Eletroscópios são aparelhos destinados a verificar se um corpo está ou não eletrizado.

Um dos tipos é o pêndulo elétrico (Fig. 8). Uma pequena esfera (E) de cortiça (ou isopor) é coberta por uma casca metálica e suspensa a um suporte por meio de um fio isolante.

(Fig. 8)

Se aproximarmos de E um corpo C eletrizado (mas sem encostar) haverá atração entre C e E (Fig. 9a). Se eventualmente houver contato entre os corpos (Fig. 9b) os dois ficarão com cargas de mesmo sinal e então haverá repulsão (Fig. 9c).

(a)

(b)

(c)

(Fig. 9)

Um outro tipo de eletroscópio é o eletroscópio de folhas (Fig. 10a). Duas lâminas metálicas muito finas são ligadas a uma haste condutora a qual por sua vez está ligada a uma esfera metálica E.

(a)

(b)

(Fig. 10)

Aproximando-se, por exemplo, um corpo eletrizado C da esfera E (mas sem encostar) haverá indução (Fig. 10b). As lâminas ficarão carregadas com carga de mesmo sinal que o corpo C e em consequência as lâminas se repelem, abrindo mais um pouco.

Sumário

- Indução em um Condutor
i. Eletrização por Indução
- Indução em um Isolante
- Eletroscópios
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