Question

Um estudante faz uma experiência que consiste em aproximar um bastão (B) eletrizado de uma folha de papel (A) neutra, como mostra a figura (a). Após a aproximação, o estudante nota que uma força elétrica passa a existir entre a folha e o bastão, conforme indica a figura (b). Após a experiência, o estudante pode inferir que:

A) o bastão subtraiu prótons e elétrons da folha que, enfraquecida, se submete a uma força de atração.

B) a carga elétrica da folha diminuiu tornando-se negativa para ser atraída pelo bastão.

C) a folha manteve sua carga elétrica nula, mas corpos neutros podem ser atraídos por eletrizados, desde que estejam polarizados.

D) o bastão transferiu elétrons para a folha para que assim pudessem ser atraídos por possuírem sinais contrários.

E) os prótons em excesso verificados no bastão são transferidos para a folha que os transforma em elétrons.​

Answer 1

         Ao se aproximar um bastão (B) eletrizado de uma folha de papel (A) neutra, uma força elétrica passa a existir entre a folha e o bastão porque, embora a folha manteve a carga elétrica nula, corpos neutros podem ser atraídos por corpos eletrizados, desde que estejam polarizados.

A alternativa correta é a C).

         Os condutores são materiais caracterizados por possuírem cargas livres (portadores) para se moverem no seu interior. Essa característica permite utilizá-los para conduzir a corrente elétrica, dentre outras aplicações. Os materiais isolantes (dielétricos), ao contrário, não possuem cargas livres.

         Todas as partículas carregadas, livres ou não,  estão sujeitas à lei de Coulomb:

                                     $\boxed{\Large F_e = k \cdot \dfrac{q_1 \cdot q_2}{d^2} }$

• $\Large F_e$  ⇒  Força eletrostática entre duas partículas carregadas.

• $\Large k$    ⇒  Constante eletrostática.

• $\Large q_1$  ⇒   Carga da partícula carregada 1.

• $\Large q_2$  ⇒   Carga da partícula carregada 2.

• $\Large d$   ⇒   Distância entre as duas partículas carregadas.

⇒        O problema trata de uma folha de papel, que é um isolante. Quando um bastão carregado é aproximado de um isolante, acontece um processo denominado polarização do dielétrico e que está ilustrado figura (a) do problema. No caso do problema, o bastão positivo atrai os elétrons (-) e repele os núcleos (+) dos átomos que constituem o material deixando as moléculas com formato de dipolos, conforme ilustrado.

         Pode-se observar também, e na figura (b) fica mais evidente que as cargas negativas dos dipolos ficarão mais próximas do bastão e as cargas positivas do dipolo ficarão mais distantes. Essas distâncias diferentes na equação da lei de Coulomb permite concluir que a força de atração do bastão sobre as cargas negativas é maior que a força de repulsão sobre as cargas positivas.

O papel, mesmo neutro será atraído pelo bastão, porque ficou polarizado.

OBS: A atração também ocorre se o bastão for aproximado de um pequeno condutor. Considerando tratar-se de condutores metálicos, nos quais as cargas livres são elétrons (negativos), estes se deslocam, no interior do corpo neutro, de forma a ficarem o mais perto possível do corpo carregado positivamente. Em consequência desse deslocamento dos elétrons, a outra extremidade do corpo neutro fica "mais positiva". Essa situação está ilustrada na figura acrescentada abaixo e é conhecida como indução eletrostática.

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