Das afirmativas a seguir, assinale a que for correta.
- Um corpo eletricamente neutro é desprovido de carga elétrica.
- A carga elétrica é quantizada.
- A carga elétrica de um elétron é, em módulo, menor que a carga do próton.
- Nos isolantes, os elétrons se deslocam livremente ao longo do material que os constitui.
- Sempre que um condutor for eletrizado por indução, sua carga será de sinal oposto ao da carga do corpo indutor.
- Atritando-se corpos feitos do mesmo material, eles adquirem cargas elétricas de mesmo sinal.
- O nanocoulomb é um submúltiplo da unidade de carga elétrica.
Passo 1
O enunciado pede que eu assinale quais das afirmativas listadas são corretas. As afirmativas são (copiadas do enunciado):
- Um corpo eletricamente neutro é desprovido de carga elétrica.
- A carga elétrica é quantizada.
- A carga elétrica de um elétron é, em módulo, menor que a carga do próton.
- Nos isolantes, os elétrons se deslocam livremente ao longo do material que os constitui.
- Sempre que um condutor for eletrizado por indução, sua carga será de sinal oposto ao da carga do corpo indutor.
- Atritando-se corpos feitos do mesmo material, eles adquirem cargas elétricas de mesmo sinal.
- O nanocoulomb é um submúltiplo da unidade de carga elétrica.
Informações dadas: as sete frases acima são as únicas afirmações a avaliar; preciso decidir, para cada uma, se é correta ou não e indicar quais são as corretas.
Passo 2
Vamos recapitular os conceitos fundamentais que vou usar nas justificativas (explicação passo a passo, bem didática).
Conceito de carga elétrica líquida: a carga total (ou líquida) de um corpo é a soma algébrica de todas as cargas elementares presentes nele. Escrevemos isso como
onde
são as cargas de cada parte do corpo. Se essa soma dá zero, dizemos que o corpo é eletricamente neutro (tem carga líquida zero), mesmo que internamente haja cargas positivas e negativas separadas.
Conservação da carga: em processos isolados, a carga total é conservada — não se cria nem se anula carga, apenas se transfere.
Carga elementar e quantização: existe uma carga elementar (em módulo) chamada
, com valor aproximado
Na prática, cargas macroscopicamente observadas são múltiplos inteiros dessa carga elementar:
com
(isso é a ideia de quantização de carga). Obs.: em partículas elementares como quarks aparecem cargas fracionárias, mas quarks estão confinados; cargas observáveis macroscópicas são múltiplos inteiros de
.
Condutor vs isolante: em condutores há elétrons livres que se movimentam facilmente pelo material; em isolantes os elétrons estão fortemente ligados aos átomos e não se movem livremente.
Eletrização por indução (resumo prático): para eletrizar um condutor por indução e deixá-lo com carga líquida, o processo típico é:
- Aproxima-se um corpo carregado (o indutor) de um condutor neutro — isso causa separação de cargas no condutor (polarização), sem mudar a carga total.
- Enquanto o indutor estiver próximo, conecta-se o condutor à terra (grounding): isso permite fluxo de elétrons entre o condutor e a Terra.
- Desconecta-se a terra e, por fim, afasta-se o indutor. O condutor ficará com carga líquida, cujo sinal é oposto ao do indutor (vou detalhar isso quando analisar a afirmativa).
Prefixos de unidades: o prefixo “nano” significa
. Assim
.
Passo 3
Analisando a afirmativa
: “Um corpo eletricamente neutro é desprovido de carga elétrica.”
Interpretação e motivo de veredito: um corpo eletricamente neutro tem carga líquida igual a zero, isto é
. Isso não significa que não existam cargas dentro do corpo — pode haver cargas positivas e negativas, mas que se cancelam no total. Portanto dizer que ele é “desprovido de carga elétrica” (como se não houvesse cargas) é incorreto em sentido físico. Exemplo: um pedaço de matéria normal tem prótons e elétrons; em equilíbrio eletrostático pode ser neutro mas com cargas presentes internamente.
Conclusão: a afirmativa
é falsa.
Passo 4
Analisando a afirmativa
: “A carga elétrica é quantizada.”
Explicação didática: a quantização da carga significa que a carga observada vem em múltiplos discretos da carga elementar
, ou seja, cargas mensuráveis obedecem a
Isto é um resultado experimental bem estabelecido para cargas macroscópicas e partículas carregadas isoladas (elétrons, prótons, íons). Observações sobre quarks (cargas fracionárias) não invalidam a afirmação prática porque quarks nunca aparecem isolados; cargas mensuráveis em corpos ou partículas livres são múltiplos de
.
Conclusão: a afirmativa
é verdadeira.
Passo 5
Analisando a afirmativa
: “A carga elétrica de um elétron é, em módulo, menor que a carga do próton.”
Fato físico: o elétron tem carga
e o próton tem carga
. Em módulo,
Portanto os módulos são iguais, não menor nem maior.
Conclusão: a afirmativa
é falsa.
Passo 6
Analisando a afirmativa
: “Nos isolantes, os elétrons se deslocam livremente ao longo do material que os constitui.”
Explicação: por definição de isolante (dielétrico), os elétrons de valência estão fortemente ligados aos átomos ou moléculas e não se movem livremente pelo material; por isso isolantes não conduzem corrente elétrica em condições normais. O contrário vale para condutores (por exemplo metais), onde há elétrons livres que se movem.
Conclusão: a afirmativa
é falsa.
Passo 7
Analisando a afirmativa
: “Sempre que um condutor for eletrizado por indução, sua carga será de sinal oposto ao da carga do corpo indutor.”
Vou explicar passo a passo usando o processo padrão de eletrização por indução com aterramento — porque “eletrizado por indução” normalmente refere-se ao método que deixa carga líquida usando a terra.
Processo detalhado (caso indutor positivo):
- Aproxima-se um bastão carregado positivamente do condutor neutro. Os elétrons no condutor são atraídos para a face mais próxima ao bastão — cria-se uma separação de cargas: face próxima negativa, face oposta positiva; carga total ainda é zero.
- Enquanto o bastão está próximo, conecta-se o condutor à terra. A presença de cargas positivas na face oposta atrai elétrons da Terra para o condutor; elétrons fluem da Terra para o condutor.
- Desconecta-se a ligação com a Terra (agora o condutor ficou com excesso de elétrons) e depois afasta-se o bastão. O condutor ficará com carga líquida negativa, ou seja, de sinal oposto ao do bastão.
Se o bastão fosse negativamente carregado, o mesmo raciocínio (elétrons sendo repelidos para a Terra durante o aterramento) dá origem a carga líquida positiva no condutor — novamente sinal oposto ao do indutor.
Observação importante: se não houver aterramento durante a indução (apenas aproximação e afastamento sem ligar à Terra), o condutor permanece com carga líquida zero — houve apenas polarização. A afirmativa diz “sempre que um condutor for eletrizado por indução” — entendendo “eletrizado” como “receber carga líquida por indução” (procedimento que inclui aterramento), então o resultado é mesmo de sinal oposto ao do indutor.
Conclusão: a afirmativa
é verdadeira (no contexto usual de eletrização por indução que inclui aterramento).
Passo 8
Analisando a afirmativa
: “Atratando-se corpos feitos do mesmo material, eles adquirem cargas elétricas de mesmo sinal.”
Raciocínio com conservação de carga: suponha que dois corpos inicialmente neutros, ambos feitos do mesmo material, sejam atritados um contra o outro e estejam isolados (sem contato com Terra). A carga total do sistema é conservada; se houver transferência de elétrons de um para o outro, um perde elétrons e o outro os ganha. Assim os sinais resultantes serão opostos: um fica negativo, o outro fica positivo. Não há razão física para que ambos adquiram cargas de mesmo sinal — isso violaria conservação local sem interação com terceiro corpo. Em muitos casos, para materiais iguais, a transferência de elétrons é pequena ou zero, mas se houver eletrização por atrito entre eles, os sinais serão opostos. Portanto a afirmativa que diz “mesmo sinal” é incorreta.
Conclusão: a afirmativa
é falsa.
Passo 9
Analisando a afirmativa
: “O nanocoulomb é um submúltiplo da unidade de carga elétrica.”
Definição de prefixo: o prefixo “nano” significa
. Logo
Isto é exatamente a definição de submúltiplo (uma fração da unidade base coulomb). Portanto a afirmativa é correta.
Conclusão: a afirmativa
é verdadeira.
Passo 10
Resumo final das avaliações:
-
: falsa -
: verdadeira -
: falsa -
: falsa -
: verdadeira -
: falsa -
: verdadeira