UNESP 2012/2
Indução eletrostática é o fenômeno no qual pode-se provocar a separação de cargas em um corpo neutro pela aproximação de um outro já eletrizado. O condutor que está eletrizado é chamado indutor e o condutor no qual a separação de cargas ocorreu é chamado induzido. A figura mostra uma esfera condutora indutora positivamente eletrizada induzindo a separação de cargas em um condutor inicialmente neutro.
Analisando a figura e sobre o processo de eletrização por indução, são feitas as seguintes afirmações:
I. Para eletrizar o corpo neutro por indução, deve-se aproximar o indutor, conectar o induzido à terra, afastar o indutor e, finalmente, cortar o fio terra.
II. Para eletrizar o corpo neutro por indução, deve-se aproximar o indutor, conectar o induzido à terra, cortar o fio terra e, finalmente, afastar o indutor.
III. Na situação da figura, a conexão do induzido à terra, com o indutor nas suas proximidades, faz com que prótons do induzido escoem para a terra, por repulsão.
IV. No final do processo de eletrização por indução, o corpo inicialmente neutro e que sofreu indução, adquire carga de sinal negativo.
Está correto, apenas, o contido em
II.
I e III.
I e IV.
II e IV.
II, III e IV.
Resolução
A questão aborda o processo de eletrização por indução eletrostática, utilizando um indutor positivamente carregado e um condutor inicialmente neutro (induzido), conforme ilustrado na figura.
Vamos analisar cada afirmação:
I. Para eletrizar o corpo neutro por indução, deve-se aproximar o indutor, conectar o induzido à terra, afastar o indutor e, finalmente, cortar o fio terra.
Esta afirmação descreve uma sequência incorreta. O processo correto de eletrização por indução com aterramento exige que o fio terra seja desconectado *antes* de afastar o indutor. Se o indutor for afastado enquanto o corpo induzido ainda está conectado à terra, as cargas que foram atraídas ou repelidas da terra retornarão ao seu estado original (neutralidade), pois a causa da separação de cargas (a presença do indutor) foi removida. Portanto, a afirmação I está incorreta.
II. Para eletrizar o corpo neutro por indução, deve-se aproximar o indutor, conectar o induzido à terra, cortar o fio terra e, finalmente, afastar o indutor.
Esta afirmação descreve a sequência correta para eletrizar um corpo por indução usando aterramento:
- Aproximar o indutor (esfera positiva) do induzido (condutor neutro). Isso causa a separação de cargas no induzido: elétrons livres são atraídos para a região mais próxima do indutor, e a região mais afastada fica com falta de elétrons (positivamente carregada).
- Conectar o induzido à terra. A terra funciona como um grande reservatório de elétrons. Como o indutor é positivo, ele atrai elétrons. Esses elétrons sobem da terra para o induzido, neutralizando a região positiva e sendo atraídos pela proximidade do indutor.
- Cortar o fio terra *enquanto o indutor ainda está próximo*. Isso isola o induzido, que agora possui um excesso de elétrons que vieram da terra.
- Afastar o indutor. O excesso de elétrons se redistribui pelo corpo induzido, que fica permanentemente eletrizado com carga de sinal oposto ao do indutor (neste caso, negativa).
Portanto, a afirmação II está correta.
III. Na situação da figura, a conexão do induzido à terra, com o indutor nas suas proximidades, faz com que prótons do induzido escoem para a terra, por repulsão.
Esta afirmação está incorreta. Em condutores metálicos, as cargas elétricas móveis são os elétrons livres, não os prótons. Os prótons estão localizados nos núcleos dos átomos e não se movem livremente pelo material. Na situação descrita (indutor positivo próximo), a região do induzido mais afastada do indutor fica com falta de elétrons (positiva). Ao conectar à terra, são os elétrons que se movem: elétrons sobem da terra para o induzido, atraídos pelo indutor positivo e pela região positiva do induzido. Não há fluxo de prótons. Portanto, a afirmação III está incorreta.
IV. No final do processo de eletrização por indução, o corpo inicialmente neutro e que sofreu indução, adquire carga de sinal negativo.
Esta afirmação está correta. Como explicado na análise da afirmação II, quando um indutor positivo é usado no processo de eletrização por indução com aterramento, elétrons fluem da terra para o corpo induzido. Após a desconexão do fio terra e o afastamento do indutor, o corpo induzido fica com um excesso de elétrons, resultando em uma carga líquida negativa. De forma geral, na eletrização por indução, o corpo induzido adquire carga de sinal oposto ao do indutor. Como o indutor é positivo, o induzido fica negativo. Portanto, a afirmação IV está correta.
Conclusão: As afirmações corretas são a II e a IV.
Portanto, a alternativa correta é a D.
Dicas
Erros Comuns
Revisão de Conceitos
- Condutores e Isolantes: Condutores (como metais) possuem elétrons livres que podem se mover facilmente. Isolantes têm elétrons fortemente ligados aos átomos.
- Carga Elétrica: Propriedade fundamental da matéria. Pode ser positiva (prótons) ou negativa (elétrons). Corpos neutros têm número igual de prótons e elétrons.
- Eletrização: Processo de tornar um corpo eletricamente carregado (alterar o equilíbrio entre prótons e elétrons). Métodos comuns: atrito, contato e indução.
- Indução Eletrostática: Fenômeno de separação de cargas em um condutor neutro devido à proximidade de um corpo carregado (indutor), sem contato físico.
- Mobilidade de Cargas: Em sólidos condutores, apenas os elétrons livres são móveis. Prótons estão fixos nos núcleos atômicos.
- Aterramento (Ligação à Terra): Conectar um corpo condutor à Terra, que é considerada um reservatório infinito de cargas. Permite o fluxo de elétrons entre o corpo e a Terra, para neutralizar ou carregar o corpo.
