Processos de eletrização

Resumo rápido

Você já levou um choque ao encostar na maçaneta depois de andar sobre um tapete? Já viu o cabelo arrepiar quando tira um casaco de lã, ou um balão grudar na parede depois de ser esfregado no cabelo? Todos esses fenômenos têm a mesma origem: a eletrização, o processo pelo qual um corpo, que era eletricamente neutro, passa a ter excesso ou falta de elétrons e, por isso, passa a apresentar carga elétrica. Eletrizar é, na prática, mexer no equilíbrio entre prótons e elétrons de um corpo.

Existem três processos de eletrização que caem em prova: por atrito, por contato e por indução. No atrito, dois corpos neutros trocam elétrons ao serem esfregados um no outro e ficam com cargas de sinais opostos. No contato, um corpo já eletrizado encosta em um corpo neutro e transfere parte de sua carga para ele, e os dois terminam com cargas de mesmo sinal. Na indução, um corpo eletrizado se aproxima de um condutor neutro, sem encostar nele, e separa as cargas dentro do condutor; com a ajuda do aterramento, o condutor pode ficar eletrizado com carga de sinal oposto à do indutor. É um tema ♨️ Morno no ENEM e nos vestibulares, e aparece com frequência em questões de Física da sala de estudo sobre atração e repulsão, eletroscópio, para-raios e o famoso choque do dia a dia.

\[ Q = n \cdot e \]

A ideia central é simples e resolve quase tudo: em todos os processos de eletrização, o que se move são os elétrons, nunca os prótons, que ficam presos nos núcleos dos átomos. Um corpo fica eletrizado positivamente quando perde elétrons, e negativamente quando ganha elétrons. E a carga total de um sistema isolado nunca muda: os elétrons apenas mudam de lugar. Se você guardar essas duas frases, mais a diferença entre os três processos, já tem a base para acertar a maioria das questões sobre o tema.

Carga elétrica: o que é e como um corpo fica eletrizado

Toda a matéria é formada por átomos, e cada átomo tem prótons, com carga positiva, no núcleo, e elétrons, com carga negativa, ao redor do núcleo. Em um corpo neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons, e as cargas se cancelam. Um corpo eletrizado é aquele em que esse equilíbrio foi quebrado: se ele perdeu elétrons, ficou com mais prótons do que elétrons e sua carga é positiva; se ele ganhou elétrons, ficou com mais elétrons do que prótons e sua carga é negativa.

É fundamental entender por que só os elétrons se movem. Os prótons estão presos no núcleo do átomo, ligados por forças intensas, e não saem do lugar nos processos do cotidiano. Os elétrons, principalmente os mais afastados do núcleo, podem ser arrancados ou transferidos com muito mais facilidade. Por isso, quando dizemos que um corpo ficou “positivo”, não significa que ele ganhou prótons: significa que ele perdeu elétrons. E quando dizemos que ficou “negativo”, ele ganhou elétrons. Essa é uma das confusões mais cobradas em prova, e vale a pena fixar: eletrizar é transferir elétrons.

A carga elétrica é medida em coulomb (C), e a menor carga que existe livre na natureza é a carga de um elétron, chamada de carga elementar e indicada pela letra \( e \). Seu valor é:

\[ e = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \]

Isso significa que qualquer carga elétrica de um corpo é sempre um múltiplo inteiro da carga elementar. Se um corpo perdeu \( n \) elétrons, sua carga é \( Q = +n \cdot e \); se ganhou \( n \) elétrons, sua carga é \( Q = -n \cdot e \). Nunca existe, por exemplo, meio elétron de carga. Essa é a chamada quantização da carga elétrica, e ela costuma aparecer em questões que pedem o número de elétrons transferidos a partir da carga medida — basta dividir a carga por \( e \).

Outro princípio que nunca falha é o da conservação da carga elétrica: em um sistema isolado, a soma de todas as cargas permanece constante. A carga não é criada nem destruída nos processos de eletrização; ela apenas muda de corpo. Quando um bastão de vidro é atritado com seda e fica positivo, a seda fica negativa com carga de mesmo valor, porque os elétrons que saíram do vidro foram para a seda. No balanço final, a soma continua zero, como era no início. Toda conta de eletrização pode — e deve — ser conferida por esse princípio.

Por fim, a regra de ouro das interações elétricas: cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem. Dois corpos positivos se repelem, dois negativos se repelem, e um positivo e um negativo se atraem. E atenção a um detalhe que rende questões: um corpo eletrizado também atrai um corpo neutro, porque ele induz uma separação de cargas no corpo neutro, aproximando as cargas de sinal oposto. É por isso que o bastão eletrizado atrai os pedacinhos de papel neutros: não é mágica, é indução.

Eletrização por atrito: esfregar e trocar elétrons

A eletrização por atrito acontece quando dois corpos, inicialmente neutros, são esfregados um no outro. O atrito facilita a transferência de elétrons de um material para o outro: um deles perde elétrons e fica positivo, e o outro ganha esses elétrons e fica negativo. No final, os dois corpos ficam eletrizados com cargas de mesmo valor e sinais opostos, porque a carga total do sistema se conserva.

O exemplo clássico é o bastão de vidro atritado com seda: o vidro perde elétrons e fica positivo, e a seda ganha os elétrons e fica negativa. Já o bastão de borracha — o ebonite — atritado com lã ou pele de animal faz o contrário: a borracha ganha elétrons e fica negativa, e a lã fica positiva. O cabelo arrepiado ao tirar um casaco, o balão que gruda na parede depois de esfregado no cabelo e o choque ao descer do carro em dia seco são todos eletrização por atrito do cotidiano.

Quem perde e quem ganha elétrons depende dos materiais envolvidos, e essa ordem é dada pela série triboelétrica: uma lista de materiais ordenados de modo que, ao atritar dois deles, o que está mais acima na lista tende a ficar positivo (perde elétrons) e o que está mais abaixo tende a ficar negativo (ganha elétrons). Uma versão simplificada, suficiente para a prova, é: vidro, cabelo humano, lã, seda, algodão, borracha e teflon, do mais positivo para o mais negativo. Assim, vidro atritado com seda fica positivo, porque o vidro está acima da seda; borracha atritada com lã fica negativa, porque a borracha está abaixo da lã.

Um detalhe importante: o atrito em si não cria a carga; ele apenas aumenta o contato íntimo entre as superfícies, facilitando a transferência de elétrons que já aconteceria em menor grau com o simples contato. Por isso, o atrito funciona melhor com materiais isolantes, que seguram a carga no lugar onde ela foi gerada, em vez de deixá-la escapar. E por isso o fenômeno aparece mais em dias secos: em dias úmidos, a umidade do ar conduz parte da carga embora, e o efeito some depressa.

Tabela: a série triboelétrica simplificada

Para memorizar a tabela, vale um truque: o material de cima “doa” elétrons e fica positivo, e o de baixo “recebe” elétrons e fica negativo. Em prova, a pergunta clássica é: “ao atritar vidro com seda, qual fica positivo?” A resposta sai direto da série: o vidro, que está acima. E nunca se esqueça de que os dois corpos ficam com cargas de mesmo valor: se o vidro ficou com \( +2,0 \times 10^{-8} \, \text{C} \), a seda ficou com \( -2,0 \times 10^{-8} \, \text{C} \), porque os elétrons que saíram de um foram para o outro.

Eletrização por contato: encostar e dividir a carga

Na eletrização por contato, um corpo já eletrizado encosta em um corpo neutro — ou em outro corpo eletrizado — e transfere parte de sua carga para ele. O contato permite que os elétrons fluam de um corpo para o outro até que os dois fiquem no mesmo potencial elétrico. No final, os dois corpos ficam eletrizados com cargas de mesmo sinal, que é o sinal da carga inicial do corpo que já estava eletrizado.

Se os dois corpos forem condutores idênticos, a carga total se divide igualmente entre eles. A conta é simples: somam-se as cargas iniciais e divide-se por dois. Por exemplo, uma esfera condutora com carga \( +12 \, \mu\text{C} \) que encosta em uma esfera idêntica neutra termina com cada esfera carregando \( +6 \, \mu\text{C} \):

\[ Q_{\text{final}} = \frac{Q_1 + Q_2}{2} = \frac{12 + 0}{2} = 6 \, \mu\text{C} \]

Se os dois corpos forem idênticos e já estiverem eletrizados, vale a mesma conta. Uma esfera com \( +10 \, \mu\text{C} \) encostando em outra idêntica com \( -2 \, \mu\text{C} \) deixa cada uma com \( +4 \, \mu\text{C} \), pois \( \frac{10 + (-2)}{2} = 4 \). Repare que o sinal final é o sinal da soma: se a soma for negativa, as duas terminam negativas. E se os corpos não forem idênticos, a divisão não é igual: o corpo maior, com maior capacidade de armazenar carga, fica com a maior parte.

Um cuidado que as questões adoram: a eletrização por contato só funciona bem entre condutores, porque neles os elétrons se movem livremente. Se um corpo isolante eletrizado encostar em um corpo neutro, a carga fica concentrada no ponto de contato e praticamente não se espalha. É por isso que os exercícios de contato quase sempre falam de esferas metálicas idênticas: nelas, a divisão igual é garantida.

Condutores e isolantes: por que a carga se move em uns e não em outros

A diferença entre condutor e isolante está na liberdade dos elétrons. Nos condutores, como os metais, existem elétrons livres, que se movem com facilidade por todo o material. Por isso, a carga colocada em um condutor se espalha por toda a sua superfície, e o contato entre dois condutores permite a transferência rápida de carga. Nos isolantes, como o vidro, a borracha, o plástico e a madeira seca, os elétrons estão presos aos átomos e praticamente não se movem: a carga colocada em um ponto do isolante fica naquele ponto.

Essa diferença explica quase todos os experimentos de eletrostática. O bastão de vidro atritado segura a carga no lugar onde foi esfregado, justamente porque o vidro é isolante. Já a esfera metálica do gerador de Van de Graaff espalha a carga por toda a sua superfície, porque o metal é condutor. E o fio terra funciona porque o metal conduz: ele dá um caminho para os elétrons escaparem para a Terra, que é um reservatório gigantesco de cargas.

Entre os dois extremos, existem os semicondutores, como o silício, que conduzem pouco em condições normais e cuja condutividade pode ser controlada — é neles que se baseia toda a eletrônica moderna, dos celulares aos computadores. Para a prova, porém, o que importa é a dupla condutor e isolante, e a consequência prática: contato divide carga entre condutores; indução só funciona bem em condutores; e atrito funciona melhor com isolantes, que seguram a carga gerada.

Tabela comparativa: condutores, isolantes e semicondutores

Eletrização por indução: eletrizar sem encostar

A eletrização por indução é o processo mais elegante — e o mais cobrado em questões difíceis. Ela acontece quando um corpo eletrizado, chamado de indutor, é aproximado de um condutor neutro, chamado de induzido, sem encostar nele. O campo elétrico do indutor empurra os elétrons livres do induzido: se o indutor é positivo, ele atrai os elétrons para o lado mais próximo dele; se o indutor é negativo, ele repele os elétrons para o lado mais afastado. O resultado é uma separação de cargas dentro do condutor: um lado fica com excesso de elétrons e o outro, com falta.

Enquanto o indutor estiver por perto, o condutor está apenas polarizado, não eletrizado de verdade: sua carga total continua zero, porque nada entrou nem saiu dele. Para eletrizá-lo de fato, é preciso o aterramento: com o indutor ainda próximo, liga-se o condutor à Terra por um fio condutor. A Terra, imensa, fornece ou recebe elétrons, conforme o caso, e o condutor passa a ter carga total diferente de zero. Em seguida, desfaz-se o aterramento e, só depois, afasta-se o indutor. A ordem é crucial: primeiro desfaz o aterramento, depois afasta o indutor. Se o indutor for afastado antes de desfazer o aterramento, os elétrons voltam e o condutor fica neutro de novo.

O sinal da carga final do induzido é sempre oposto ao sinal do indutor. Um indutor positivo atrai elétrons da Terra para o condutor, e ele termina negativo; um indutor negativo empurra os elétrons do condutor para a Terra, e ele termina positivo. Um macete: pense que o indutor “puxa” o oposto — indutor positivo atrai elétrons, que são negativos, e o corpo termina negativo. Guardar essa inversão de sinal resolve a maioria das questões de indução.

A indução também explica por que um corpo eletrizado atrai um corpo neutro, como o bastão que atrai os papelzinhos. O bastão, ao se aproximar do papel, induz nele uma separação de cargas: o lado do papel mais próximo do bastão fica com carga de sinal oposto, e a atração entre cargas opostas, que estão mais perto, vence a repulsão das cargas de mesmo sinal, que estão mais longe. O papel, no conjunto, é atraído. E é o mesmo princípio do para-raios, que usa a indução e o aterramento para conduzir a carga das nuvens para a Terra sem dano.

Passo a passo da indução com aterramento

Passo 1 — Aproximação. Aproxime o indutor eletrizado do condutor neutro, sem encostar. Os elétrons livres do condutor se deslocam: aproximam-se do indutor, se ele for positivo, ou afastam-se dele, se ele for negativo. O condutor fica polarizado, mas sua carga total continua zero.
Passo 2 — Aterramento. Com o indutor ainda próximo, ligue o condutor à Terra por um fio. Elétrons fluem entre a Terra e o condutor: a Terra fornece elétrons se o indutor for positivo, ou recebe elétrons se o indutor for negativo.
Passo 3 — Desfazer o aterramento. Desligue o fio terra, ainda com o indutor próximo. Agora a carga que entrou ou saiu do condutor está presa nele: ele já está eletrizado, com carga de sinal oposto ao do indutor.
Passo 4 — Afastar o indutor. Só agora afaste o indutor. A carga se redistribui por toda a superfície do condutor, que permanece eletrizado. Inverter os passos 3 e 4 anula o processo: o condutor voltaria a ficar neutro.

O eletroscópio: o detector de carga

O eletroscópio é o instrumento que detecta se um corpo está eletrizado e, em alguns modelos, qual é o sinal da carga. O modelo mais comum em prova é o eletroscópio de folhas: uma haste metálica com uma esfera na ponta superior e duas folhas finas de metal na ponta inferior, tudo dentro de um recipiente de vidro para proteger das correntes de ar. Quando o eletroscópio está neutro, as folhas ficam juntas, penduradas lado a lado. Quando ele é eletrizado, as folhas adquirem cargas de mesmo sinal e se repelem, abrindo-se em forma de V. Quanto maior a abertura, maior a carga.

Existem duas formas de eletrizar o eletroscópio, e a prova adora comparar as duas. Por contato: encosta-se um corpo eletrizado na esfera, parte da carga passa para o eletroscópio, as folhas abrem-se e permanecem abertas mesmo depois que o corpo é afastado, porque o eletroscópio ficou eletrizado com o mesmo sinal do corpo. Por indução: aproxima-se um corpo eletrizado da esfera, sem encostar, e as folhas abrem-se enquanto o corpo está próximo, mas fecham-se quando ele é afastado, porque o eletroscópio estava apenas polarizado, não eletrizado de verdade. Essa diferença — abrir e ficar aberto versus abrir e fechar — é a pegadinha clássica do tema.

Para descobrir o sinal da carga de um corpo com um eletroscópio já eletrizado, usa-se o truque da aproximação: aproxima-se o corpo desconhecido da esfera e observa-se o que acontece com a abertura das folhas. Se as folhas abrirem mais, o corpo tem o mesmo sinal da carga do eletroscópio, pois ele empurra mais carga para as folhas. Se as folhas fecharem um pouco, o corpo tem sinal oposto, pois ele atrai parte da carga de volta para a esfera. É um teste simples e elegante, que resume toda a eletrostática em um único instrumento.

Tabela comparativa: os três processos de eletrização

Conservação e quantização da carga: as duas leis que fecham o tema

Os três processos obedecem a dois princípios que valem para toda a eletrostática. O primeiro é a conservação da carga elétrica: em um sistema isolado, a carga total não muda. No atrito, os dois corpos ficam com cargas opostas de mesmo valor, e a soma continua zero. No contato, a soma das cargas antes do contato é igual à soma depois do contato. Na indução com aterramento, a conta fecha quando se inclui a Terra: a carga que o condutor ganhou veio da Terra, ou foi para a Terra. Sempre que uma questão der cargas antes e depois de um processo, some os dois lados: se a soma mudou, algo está errado.

O segundo princípio é a quantização da carga: toda carga é um múltiplo inteiro da carga elementar \( e = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \). Isso permite calcular quantos elétrons foram transferidos em um processo. Por exemplo, se um corpo ficou com carga \( Q = -3,2 \times 10^{-18} \, \text{C} \), o número de elétrons ganhos é:

\[ n = \frac{|Q|}{e} = \frac{3,2 \times 10^{-18}}{1,6 \times 10^{-19}} = 20 \, \text{elétrons} \]

Outro exemplo, agora com contato: uma esfera com \( +9,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \) encosta em uma esfera idêntica neutra. Cada uma termina com \( +4,8 \times 10^{-19} \, \text{C} \), o que corresponde a 3 elétrons perdidos por esfera, pois \( \frac{4,8 \times 10^{-19}}{1,6 \times 10^{-19}} = 3 \). Repare que os números são sempre inteiros: uma resposta fracionária para o número de elétrons indica erro de conta. E atenção às unidades: muitas questões usam microcoulomb (\( 1 \, \mu\text{C} = 10^{-6} \, \text{C} \)) ou nanocoulomb (\( 1 \, \text{nC} = 10^{-9} \, \text{C} \)), e converter a unidade antes de dividir é o cuidado que separa o acerto do erro.

Exemplos resolvidos passo a passo

Exemplo 1 — atrito e série triboelétrica. Um bastão de vidro é atritado com seda e adquire carga \( +4,0 \times 10^{-8} \, \text{C} \). Qual é a carga da seda após o atrito, e quantos elétrons foram transferidos?
Passo 1: pela conservação da carga, a seda fica com carga de mesmo valor e sinal oposto: \( -4,0 \times 10^{-8} \, \text{C} \).
Passo 2: o número de elétrons transferidos é \( n = \frac{4,0 \times 10^{-8}}{1,6 \times 10^{-19}} = 2,5 \times 10^{11} \) elétrons.
Passo 3: o vidro perdeu esses elétrons, e a seda os ganhou — por isso o vidro ficou positivo e a seda, negativa.
Conclusão: no atrito, os dois corpos terminam com cargas opostas de mesmo valor, e a soma continua zero.

Exemplo 2 — contato entre esferas idênticas. Uma esfera condutora A, com carga \( +18 \, \mu\text{C} \), encosta em uma esfera idêntica B, neutra, e depois as duas são separadas. Em seguida, B encosta em uma terceira esfera idêntica C, neutra, e as duas são separadas. Quais são as cargas finais de A, B e C?
Passo 1: contato entre A e B: \( Q_A = Q_B = \frac{18 + 0}{2} = 9 \, \mu\text{C} \).
Passo 2: contato entre B e C: \( Q_B = Q_C = \frac{9 + 0}{2} = 4,5 \, \mu\text{C} \).
Passo 3: A não participou do segundo contato, então permanece com \( 9 \, \mu\text{C} \).
Conclusão: A fica com \( +9 \, \mu\text{C} \), B e C ficam com \( +4,5 \, \mu\text{C} \) cada. A soma final, \( 18 \, \mu\text{C} \), é igual à soma inicial — a carga se conservou.

Exemplo 3 — indução com aterramento. Um bastão com carga positiva é aproximado de uma esfera condutora neutra, que é ligada à Terra por um fio. Depois, o fio é desligado e, só então, o bastão é afastado. Qual é o sinal da carga final da esfera, e por quê?
Passo 1: o bastão positivo atrai os elétrons livres da esfera para o lado mais próximo dele, polarizando a esfera.
Passo 2: com o fio ligado, a Terra fornece elétrons para a esfera, que passa a ter excesso de elétrons.
Passo 3: o fio é desligado antes de afastar o bastão, prendendo o excesso de elétrons na esfera.
Conclusão: a esfera termina com carga negativa, sinal oposto ao do indutor. Se o bastão fosse afastado antes de desligar o fio, a esfera voltaria a ficar neutra.

Mapa mental

• Processos de eletrização
  • Carga elétrica: corpo neutro tem prótons e elétrons em igual número; perder elétrons deixa o corpo positivo, ganhar elétrons deixa negativo
  • Só os elétrons se movem; prótons ficam presos no núcleo
  • Mesmo sinal se repele, sinais opostos se atraem; corpo eletrizado atrai corpo neutro por indução
  • Quantização: \( Q = n \cdot e \), com \( e = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \); toda carga é múltiplo inteiro de \( e \)
  • Conservação: a carga total de um sistema isolado não muda; a carga apenas muda de corpo
  • Atrito: dois neutros esfregados trocam elétrons; terminam com cargas opostas de mesmo valor; série triboelétrica diz quem fica positivo
  • Série triboelétrica simplificada: vidro, cabelo, lã, seda, algodão, borracha, teflon, do mais positivo ao mais negativo
  • Contato: corpo eletrizado encosta em neutro e transfere carga; mesmo sinal; esferas idênticas dividem igualmente, \( Q = \frac{Q_1 + Q_2}{2} \)
  • Condutores: elétrons livres, carga se espalha (metais); isolantes: elétrons presos, carga fica no ponto (vidro, borracha, plástico)
  • Indução: indutor aproximado, sem encostar, separa as cargas do condutor; aterramento fixa a carga; sinal final oposto ao do indutor
  • Ordem da indução: aproximar, aterrar, desfazer o aterramento e só depois afastar o indutor
  • Eletroscópio de folhas: folhas abrem-se quando eletrizado; por contato, ficam abertas; por indução, fecham ao afastar o indutor
  • Sinal desconhecido no eletroscópio: folhas abrem mais com mesmo sinal, fecham um pouco com sinal oposto
  • Erros comuns: achar que prótons se movem, confundir os sinais no atrito e na indução, inverter a ordem do aterramento, esquecer de converter microcoulomb e nanocoulomb

SAQ — Perguntas e respostas rápidas

1. O que significa dizer que um corpo está eletrizado?
Significa que ele perdeu o equilíbrio entre prótons e elétrons: se perdeu elétrons, ficou com carga positiva; se ganhou elétrons, ficou com carga negativa. Um corpo neutro tem prótons e elétrons em igual número.

2. Por que só os elétrons se movem nos processos de eletrização?
Porque os prótons estão presos no núcleo do átomo, ligados por forças intensas, enquanto os elétrons mais afastados do núcleo podem ser arrancados ou transferidos com facilidade. Eletrizar é, sempre, transferir elétrons.

3. O que é a quantização da carga elétrica?
É o fato de que toda carga elétrica é um múltiplo inteiro da carga elementar \( e = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \), a carga de um elétron. A carga de um corpo é sempre \( Q = n \cdot e \), com \( n \) inteiro; nunca existe meio elétron de carga.

4. O que diz o princípio da conservação da carga elétrica?
Diz que, em um sistema isolado, a carga total permanece constante: a carga não é criada nem destruída, apenas transferida de um corpo para outro. No atrito, os dois corpos ficam com cargas opostas de mesmo valor, e a soma continua zero.

5. Quais são os três processos de eletrização e como terminam os corpos em cada um?
Por atrito: dois neutros esfregados terminam com cargas opostas de mesmo valor. Por contato: os corpos terminam com cargas de mesmo sinal, dividindo a carga inicial. Por indução: o induzido termina com carga de sinal oposto ao do indutor, com a ajuda do aterramento.

6. O que é a série triboelétrica e como ela é usada?
É uma lista de materiais ordenados de modo que, ao atritar dois deles, o que está mais acima fica positivo, pois perde elétrons, e o que está mais abaixo fica negativo, pois ganha elétrons. Exemplo: vidro atritado com seda fica positivo, porque o vidro está acima da seda.

7. Qual é a diferença entre condutor e isolante?
No condutor, como os metais, há elétrons livres, e a carga se espalha por toda a superfície. No isolante, como o vidro e a borracha, os elétrons estão presos aos átomos, e a carga fica concentrada no ponto onde foi gerada.

8. Qual é a ordem correta da eletrização por indução com aterramento?
Aproximar o indutor do condutor neutro, sem encostar; ligar o condutor à Terra; desligar o fio terra; e só depois afastar o indutor. Se o indutor for afastado antes de desligar o fio, o condutor volta a ficar neutro.

Questões comentadas

Questão 1. Uma estudante esfrega um balão de borracha no cabelo e, em seguida, aproxima o balão de pedacinhos de papel picado sobre a mesa. Os papéis são atraídos pelo balão. A explicação correta para o fenômeno é que:
A) O balão e os papéis ficaram com cargas de mesmo sinal.
B) O balão, eletrizado por atrito, induz uma separação de cargas nos papéis neutros, atraindo-os.
C) Os papéis foram eletrizados por contato com a mesa.
D) O balão transferiu prótons para os papéis durante o atrito.
E) Os papéis ficaram eletrizados negativamente pelo atrito com a mesa.
Gabarito: B.
Comentário: O balão ficou eletrizado negativamente pelo atrito com o cabelo, pois a borracha está abaixo do cabelo na série triboelétrica e ganha elétrons. Ao se aproximar dos papéis neutros, ele induz neles uma separação de cargas, e a atração das cargas opostas, mais próximas, vence a repulsão das de mesmo sinal, mais afastadas. A alternativa A erra porque cargas de mesmo sinal se repelem; a C erra porque não houve contato eletrizante com a mesa; a D erra porque prótons não se movem nos processos de eletrização; a E erra porque os papéis não foram atritados.

Questão 2. Um bastão de vidro é atritado com seda. Sabendo que o vidro está acima da seda na série triboelétrica, é correto afirmar que, após o atrito:
A) O vidro fica negativo e a seda, positiva, com cargas de valores diferentes.
B) O vidro fica positivo e a seda, negativa, com cargas de mesmo valor.
C) O vidro e a seda ficam ambos positivos, com cargas de mesmo valor.
D) O vidro fica positivo e a seda permanece neutra.
E) O vidro fica negativo e a seda, positiva, com cargas de mesmo valor.
Gabarito: B.
Comentário: O material de cima na série triboelétrica perde elétrons e fica positivo; o de baixo ganha esses elétrons e fica negativo. Como a carga se conserva, os dois terminam com cargas de mesmo valor e sinais opostos. A alternativa A inverte os sinais; a C erra porque os sinais são opostos; a D erra porque a seda também se eletriza; a E inverte os sinais.

Questão 3. Duas esferas condutoras idênticas, A e B, estão sobre suportes isolantes. A tem carga \( +20 \, \mu\text{C} \) e B está neutra. As esferas são colocadas em contato e depois separadas. Em seguida, B é colocada em contato com uma terceira esfera idêntica C, neutra, e depois separada. As cargas finais de A, B e C são, respectivamente:
A) \( +20 \, \mu\text{C} \), \( +10 \, \mu\text{C} \) e \( +10 \, \mu\text{C} \).
B) \( +10 \, \mu\text{C} \), \( +5 \, \mu\text{C} \) e \( +5 \, \mu\text{C} \).
C) \( +10 \, \mu\text{C} \), \( +10 \, \mu\text{C} \) e \( 0 \).
D) \( +5 \, \mu\text{C} \), \( +5 \, \mu\text{C} \) e \( +10 \, \mu\text{C} \).
E) \( +10 \, \mu\text{C} \), \( +5 \, \mu\text{C} \) e \( 0 \).
Gabarito: B.
Comentário: No contato entre esferas idênticas, a carga se divide igualmente: A e B terminam com \( \frac{20 + 0}{2} = 10 \, \mu\text{C} \) cada. No contato seguinte, B e C dividem os \( 10 \, \mu\text{C} \) de B: cada uma fica com \( 5 \, \mu\text{C} \). A não participa do segundo contato e permanece com \( 10 \, \mu\text{C} \). A soma final, \( 20 \, \mu\text{C} \), confirma a conservação da carga.

Questão 4. Um bastão eletrizado negativamente é aproximado, sem encostar, da esfera de um eletroscópio de folhas neutro. As folhas se abrem. Em seguida, o bastão é afastado, sem ter tocado o eletroscópio. O que acontece com as folhas e por quê?
A) Continuam abertas, pois o eletroscópio foi eletrizado por indução.
B) Fecham-se, pois o eletroscópio estava apenas polarizado e voltou a ficar neutro.
C) Continuam abertas, pois o eletroscópio foi eletrizado por contato.
D) Fecham-se, pois as folhas perderam elétrons para o bastão.
E) Abrem-se ainda mais, pois o bastão transferiu carga ao ser afastado.
Gabarito: B.
Comentário: Sem contato e sem aterramento, a aproximação do bastão apenas polariza o eletroscópio: os elétrons se afastam da esfera e descem para as folhas, que se repelem e abrem. Ao afastar o bastão, os elétrons voltam à posição inicial, o eletroscópio volta a ficar neutro e as folhas se fecham. A alternativa A erra porque a indução sem aterramento não eletriza de fato; a C erra porque não houve contato; a D erra porque não houve transferência de elétrons para o bastão; a E erra porque afastar o bastão não transfere carga.

Questão 5. Uma esfera condutora neutra é eletrizada por indução usando um bastão com carga positiva, com aterramento. A sequência correta de procedimentos e o sinal da carga final da esfera são:
A) Aproximar o bastão, aterrar a esfera, desfazer o aterramento e afastar o bastão; esfera negativa.
B) Aproximar o bastão, afastar o bastão e depois aterrar a esfera; esfera positiva.
C) Aterrar a esfera, aproximar o bastão e afastar o bastão; esfera negativa.
D) Aproximar o bastão, aterrar a esfera, afastar o bastão e desfazer o aterramento; esfera positiva.
E) Encostar o bastão na esfera, aterrar a esfera e afastar o bastão; esfera positiva.
Gabarito: A.
Comentário: A ordem correta é aproximar o indutor, aterrar, desfazer o aterramento e só depois afastar o indutor. O bastão positivo atrai elétrons da Terra para a esfera, que termina com excesso de elétrons, ou seja, negativa — sinal oposto ao do indutor. A alternativa D erra na ordem: afastar o bastão antes de desfazer o aterramento faz os elétrons retornarem e a esfera ficar neutra. A B erra na ordem e no sinal; a C erra porque o aterramento antes da aproximação não separa cargas; a E descreve contato, não indução, e daria carga positiva à esfera.

Questão 6. Um corpo condutor adquire carga de \( -6,4 \times 10^{-17} \, \text{C} \) após um processo de eletrização. Sabendo que a carga elementar é \( 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \), o número de elétrons transferidos e o tipo de transferência foram:
A) 400 elétrons ganhos.
B) 400 elétrons perdidos.
C) 40 elétrons ganhos.
D) 4.000 elétrons ganhos.
E) 40 elétrons perdidos.
Gabarito: A.
Comentário: O número de elétrons é \( n = \frac{6,4 \times 10^{-17}}{1,6 \times 10^{-19}} = 400 \). Como a carga final é negativa, o corpo ganhou elétrons, não perdeu. A alternativa B inverte o sentido da transferência; a C e a E erram na potência de dez; a D erra por um fator de dez na divisão.

Dica do professor

Se você só puder decorar cinco frases sobre esse tema, decore estas: só os elétrons se movem; no atrito, os sinais são opostos e os valores, iguais; no contato, o sinal é o mesmo e a carga se divide; na indução, o sinal final é o oposto do indutor; e, na indução, desfaz-se o aterramento antes de afastar o indutor. Com essas cinco frases, você resolve a maioria das questões de ENEM e dos vestibulares sobre o tema. E, quando aparecer uma conta, ela quase sempre é uma destas duas: \( Q = n \cdot e \) ou \( Q = \frac{Q_1 + Q_2}{2} \). Antes de calcular, pergunte: o número de elétrons deu inteiro? A soma das cargas antes é igual à soma depois? Se alguma dessas verificações falhar, revise a conta — e, em prova, desconfiar do próprio resultado é uma habilidade tão importante quanto calcular.

Na hora da prova, desconfie de três armadilhas. Primeira: “o corpo positivo ganhou prótons” — falso, ele perdeu elétrons. Segunda: o eletroscópio que abre e fecha ao afastar o indutor — isso é indução sem aterramento, não eletrização de fato. Terceira: a ordem da indução — afastar o indutor antes de desfazer o aterramento anula tudo. E lembre: o tema conversa com Química, na estrutura do átomo, e com Matemática, nas potências de dez — vale revisar os dois na sala de estudo.

Atenção / cuidado

O primeiro cuidado é nunca dizer que prótons se movem nos processos de eletrização. São sempre os elétrons que se transferem; um corpo positivo perdeu elétrons, e um corpo negativo ganhou elétrons. O segundo cuidado é não confundir os sinais: no atrito, os corpos terminam com sinais opostos; no contato, com o mesmo sinal; na indução com aterramento, com sinal oposto ao do indutor. Trocar esses sinais é o erro mais comum nas questões de múltipla escolha.

O terceiro cuidado é a ordem da indução: desfazer o aterramento antes de afastar o indutor. Inverter essa ordem devolve o condutor ao estado neutro e anula todo o processo. O quarto cuidado é com o eletroscópio: folhas que abrem e fecham ao afastar o corpo indicam apenas polarização, não eletrização permanente. O quinto cuidado é com as unidades: converta microcoulomb e nanocoulomb para coulomb antes de dividir por \( e \), e confira se o número de elétrons resultou inteiro. Por fim, cuidado com os dias úmidos: a umidade do ar dissipa a carga dos corpos eletrizados, e é por isso que os experimentos de eletrostática funcionam melhor em dias secos.

Conexão com outras áreas

Os processos de eletrização conversam diretamente com a Química, onde a estrutura do átomo explica por que só os elétrons se movem: eles ocupam a eletrosfera, longe do núcleo, enquanto os prótons ficam presos no núcleo. A série triboelétrica também tem parentesco com a afinidade eletrônica estudada em Química. Com a Biologia, a conexão está no corpo humano: os impulsos nervosos são sinais elétricos, e o choque que levamos ao encostar na maçaneta é a descarga rápida da carga acumulada no corpo por atrito com o tapete ou com a roupa.

Com a tecnologia e o cotidiano, a eletrização aparece no para-raios, que usa a indução e o aterramento para proteger construções; na pintura eletrostática, que usa a atração entre cargas opostas para fixar a tinta; e nos cuidados contra descargas em componentes eletrônicos, que podem ser danificados por uma faísca invisível. E com a Geografia, o tema reaparece nos raios: a eletrização por atrito dentro das nuvens de tempestade separa cargas enormes, e a descarga entre a nuvem e o solo é o relâmpago. Entender a eletrização, portanto, não é só passar na prova: é entender por que o mundo ao nosso redor estala, arrepia e dá choque.

Incidência: ♨️ Morno — tema recorrente no ENEM e nos vestibulares, principalmente em questões conceituais sobre os três processos de eletrização, a série triboelétrica, o eletroscópio, a indução com aterramento e a quantização da carga, com cálculos simples de divisão de carga e de número de elétrons.