Capítulo 1: Carga Elétrica
Carlos Alberto dos Santos, Eliabe Maxsuel de Aquino, Geovani Ferreira Barbosa
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
Eletrização por contato em condutores
Você já sabe que diferentemente dos isolantes, nos condutores existem muitos elétrons que podem se mover livremente. Além disso, em condições normais os materiais são eletricamente neutros. Ou seja, a quantidade total de prótons e elétrons é a mesma. O que acontece quando duas peças condutoras são colocadas em contato? Eles passam a formar uma única peça condutora. Se uma das peças estiver carregada, ou as duas, o que vai ocorrer é a redistribuição de cargas entre as peças, de modo que a quantidade total de carga permaneça a mesma. Isso é o que se chama de conservação da carga.
Essa ilustração, adaptada da Texas Gateway1, é ótima para explicar o fenômeno. A transferência de carga depende das dimensões dos materiais, mas, para simplificar, vamos considerar que as esferas têm as mesmas dimensões.
No primeiro caso, uma esfera tem 100 elétrons, enquanto a outra tem 50 elétrons. Portanto, no final do processo as duas esferas deverão conter no total 150 elétrons. Durante o contato, a primeira esfera fornece 25 elétrons para se- gunda. Quando todos os elétrons se distribuírem nas duas esferas, teremos o equilíbrio eletrostático, com os elétrons ocupando as duas superfícies. Quando as esferas forem separadas, cada uma ficará com 75 elétrons.
No segundo caso, as esferas estão com cargas positivas. A segunda es- fera transfere 25 elétrons para a primeira. No final do processo, quando elas forem separadas, ambas ficarão com 75 prótons.
Se as esferas tiverem cargas de sinais contrários, o procedimento é similar. Soma-se algebricamente as duas e divide-se o total em duas partes.
Para calcular as cargas elétricas dos exemplos acima, basta multiplicar o número de elétrons ou de prótons, pelo valor da carga elementar, que é a carga do elétron ou do próton: 1,6x10-19 C. Essa unidade de carga elétrica é Coulomb.
Uma pergunta natural a essa altura: por que os elétrons migram para a superfície e distribuem-se homogeneamente em toda a esfera? Tem uma única finalidade: deixar o condutor em equilíbrio eletrostático. Ou seja, sem grandes movimentos de cargas. Isso só será possível se o campo elétrico no interior do condutor for nulo. Veremos no capítulo 2 como isso funciona.
