As lentes de contato acomodam-se confortavelmente aos nossos olhos porque elas atraem as proteínas existentes nas lágrimas humanas, incorporando suas complexas moléculas diretamente na estrutura da lente. Assim elas tornam-se parte de nosso corpo. Alguns tipos de maquiagem exploram esta mesma força atrativa para aderir à pele. Qual seria a natureza dessa força? É o que descobriremos a seguir.
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A força magnética entre partículas carregadas é uma das forças fundamentais da natureza. Começaremos este capítulo descrevendo algumas das propriedades básicas da força elétrica. Discutiremos então a lei de Coulomb, que é a lei fundamental governante das forças que surgem entre duas partículas eletricamente carregadas.
1 - PROPRIEDADE DAS CARGAS ELÉTRICAS.
Algumas experiências bem simples mostram a existência de forças e cargas elétricas. Por exemplo, depois de pentear os seus cabelos em um dia de clima seco, você descobrirá que o pente irá atrair pequeninos pedaços de papel. A força de atração é suficientemente forte para suspender os pedaços de papel. O mesmo efeito ocorre com materiais como o vidro e a borracha quando são atritados (esfregados) a um pano de seda ou de lã.
Outra experiência bem simples é atritar um balão (de festa de aniversário) cheio com um pano de lã. Se você encostar o balão numa parede, ele poderá ficar pregado nela por muitas horas. Quando materiais se comportam dessa maneira, dizemos que eles estão ELETRIZADOS OU QUE SE TORNARAM ELETRICAMENTE CARREGADOS. Você pode eletrizar facilmente seu corpo, esfregando vigorosamente os seus sapatos em um tapete de lã. Em seguida, a carga elétrica que está em seu corpo pode ser sentida e removida se você tocar levemente um amigo. Se as condições estiverem perfeitas, você poderá até observar uma faísca quando você tocá-lo e ambos sentirão uma ligeira sensação de formigamento (experiências como esta funcionam melhor em dias secos, pois eles evitam que a excessiva quantidade de umidade do ar possa fazer com que a carga que você acabou de criar "vaze" do seu corpo para a Terra).
Nas experiências a seguir, veremos que existem dois tipos de cargas elétricas, cujos nomes foram dados por Benjamin Franklin (1706 - 1790) são: carga positiva e carga negativa.
Outra experiência bem simples é atritar um balão (de festa de aniversário) cheio com um pano de lã. Se você encostar o balão numa parede, ele poderá ficar pregado nela por muitas horas. Quando materiais se comportam dessa maneira, dizemos que eles estão ELETRIZADOS OU QUE SE TORNARAM ELETRICAMENTE CARREGADOS. Você pode eletrizar facilmente seu corpo, esfregando vigorosamente os seus sapatos em um tapete de lã. Em seguida, a carga elétrica que está em seu corpo pode ser sentida e removida se você tocar levemente um amigo. Se as condições estiverem perfeitas, você poderá até observar uma faísca quando você tocá-lo e ambos sentirão uma ligeira sensação de formigamento (experiências como esta funcionam melhor em dias secos, pois eles evitam que a excessiva quantidade de umidade do ar possa fazer com que a carga que você acabou de criar "vaze" do seu corpo para a Terra).
Nas experiências a seguir, veremos que existem dois tipos de cargas elétricas, cujos nomes foram dados por Benjamin Franklin (1706 - 1790) são: carga positiva e carga negativa.
Vamos considerar uma barra de borracha que foi atritada a um pano de lã e então suspensa por um fio não metálico, conforme a figura:
Se uma barra de vidro for atritada com um pano de seda e em seguida, aproximada da barra de borracha, verifica-se que uma atrai a outra (veja a figura acima). Por outro lado, se duas barras de borracha carregadas eletricamente (ou duas barras de vidro carregadas) são aproximadas uma da outra como na figura abaixo:
elas irão se repelir. As experiências acima mostram que a borracha e o vidro encontram-se em dois estados diferentes de eletrização. E com base nessas observações, podemos concluir que cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem.
Usando a convenção sugerida por Franklin, a carga elétrica da barra de vidro é chamada de carga positiva e a carga elétrica que se encontra na barra de borracha é chamada de carga negativa. Portanto, qualquer objeto carregado que for atraído por uma barra de borracha carregada (ou repelido por uma barra de vidro carregada) deve ter uma carga positiva e qualquer objeto carregado repelido por uma barra de borracha carregada (ou atraído por uma barra de vidro carregada) deve ter uma carga negativa.
As forças elétricas de atração são responsáveis pelo comportamento de uma larga variedade de produtos comerciais. Por exemplo, o plástico de muitas lentes de contato (etafilcon) é feito de moléculas que atraem as moléculas de proteína existentes na lágrima humana. Estas moléculas são absorvidas e presas no plástico de maneira que as lentes ficam impregnadas das lágrimas da pessoa. Por causa disso, o olho não considera a lente um corpo estranho (como um cisco) e ela pode ser utilizada confortavelmente. Muitos cosméticos também tiram vantagem das forças elétricas, incorporando materiais que são eletricamente atraídos pela pele ou pelo cabelo originando pigmentos ou outros agentes químicos que permanecem no local aonde eles são aplicados (fixador de cabelos).
A carga elétrica é conservada.
Outro importante aspecto do modelo elétrico estabelecido por Franklin reside no fato de que a carga elétrica é sempre conservada. Isto é, quando um objeto é atritado com outro, nenhuma carga é criada no processo. O estado de eletrização é criado devido à transferência de carga de um objeto para outro. Um objeto ganha certa quantidade de carga negativa, enquanto o outro ganha igual quantidade de carga positiva. Por exemplo, quando uma barra de vidro é atritada com um pano de seda, a seda ganha uma quantidade de carga negativa que é igual à quantidade de carga positiva ganha pela barra de vidro. Sabemos graças ao nosso entendimento da estrutura atômica que elétrons cuja carga é negativa são transportados do vidro para a seda quando são atritados. Da mesma forma, quando a borracha é atritada com o pano de lã, elétrons são transferidos da lã para a borracha dando a borracha uma quantidade de carga negativa, ao mesmo tempo em que a lã recebe a mesma quantidade de carga positiva. Este processo está de acordo com o fato de que um objeto neutro, ou seja, descarregado contém a mesma quantidade de cargas positivas (os prótons dentro do núcleo atômico) e a mesma quantidade de cargas negativas (os elétrons).
Outro importante aspecto do modelo elétrico estabelecido por Franklin reside no fato de que a carga elétrica é sempre conservada. Isto é, quando um objeto é atritado com outro, nenhuma carga é criada no processo. O estado de eletrização é criado devido à transferência de carga de um objeto para outro. Um objeto ganha certa quantidade de carga negativa, enquanto o outro ganha igual quantidade de carga positiva. Por exemplo, quando uma barra de vidro é atritada com um pano de seda, a seda ganha uma quantidade de carga negativa que é igual à quantidade de carga positiva ganha pela barra de vidro. Sabemos graças ao nosso entendimento da estrutura atômica que elétrons cuja carga é negativa são transportados do vidro para a seda quando são atritados. Da mesma forma, quando a borracha é atritada com o pano de lã, elétrons são transferidos da lã para a borracha dando a borracha uma quantidade de carga negativa, ao mesmo tempo em que a lã recebe a mesma quantidade de carga positiva. Este processo está de acordo com o fato de que um objeto neutro, ou seja, descarregado contém a mesma quantidade de cargas positivas (os prótons dentro do núcleo atômico) e a mesma quantidade de cargas negativas (os elétrons).
Esfregando um balão no cabelo em um dia de clima seco faz com que tanto o balão como o cabelo fiquem eletricamente carregados.
A série triboelétrica
A série triboelétrica foi criada para classificar os materiais que se eletrizam por atrito, devido a sua facilidade de trocarem cargas elétricas por atrito. Série triboelétrica é portanto o nome utilizado para designar uma lista de materiais em ordem crescente quanto a possibilidade de perder elétrons. Nela, quanto mais alto se encontra o material, mais fácil é dele perder elétrons, isto é, de ficar com carga positiva. Por exemplo, observe a tabela abaixo que ilustra uma parte da série triboelétrica:
Se atritarmos um pedaço de vidro com um pano de seda, como o vidro se encontra acima da seda, o vidro ficará com carga positiva, enquanto a seda com carga negativa. Nesse caso, o vidro perdeu elétrons ficando com carga positiva e a seda como ganhou elétrons, ficou com carga negativa.
No vídeo abaixo, observaremos uma aplicação do que acabamos de aprender:
No vídeo abaixo, observaremos uma aplicação do que acabamos de aprender: