Série triboelétrica: entenda o que é e como funciona (como usar)
A série triboelétrica é uma ferramenta essencial para entender como os materiais se comportam quando são eletrizados por atrito. Ela ajuda a prever qual material ficará positivo e qual ficará negativo após o contato, sendo muito útil em estudos de eletricidade estática e aplicações práticas.
Atente que a série triboelétrica não possui nenhuma expressão ou fórmula que permita calcular a quantidade de carga que passa de um material para outro. Ela apenas indica qual material ficará positivo e qual ficará negativo.
Ou seja, consiste numa tabela que organiza materiais de acordo com sua tendência a ganhar ou perder elétrons quando atritados com outros.
Materiais no topo (próximos do +) tendem a perder elétrons e ficar positivos.
Materiais na base (próximos do -) tendem a ganhar elétrons e ficar negativos.
O que é e como funciona a triboeletrização
Uma das primeiras descobertas da eletricidade é que corpos constituídos de diferentes materiais, e inicialmente neutros, podem ser eletrizados através de diferentes processos, ou seja, podem ser carregados ficando com um excesso de cargas positivas ou negativas.
Os processos usados são a eletrização por atrito, por indução e por contato.
Quando a eletrização se dá pelo atrito temos o fenômeno denominado triboeletrização, onde o prefixo tribo vem do grego e significa fricção ou atrito.
Etapas de como ocorre a triboeletrização entre uma blusa de lã e um balão:
A figura 1 ilustra as cargas presentes em uma blusa de lã e em um balão. Observe que ambos estão neutros porque a quantidade de cargas positivas e negativas são exatamente iguais, independente do material do corpo (plástico ou lã).
A figura 2 ilustra o que acontece com as cargas da blusa e do balão ao atritarmos um contra o outro, ou seja, ao esfregar o balão com a blusa. Observe que a blusa perde cargas negativas para o balão, e que as cargas positivas não se movem.
A figura 3 ilustra o que acontece após o atrito. Ela mostra que a blusa de lã ficou carregada positivamente pois perdeu suas cargas negativas para o balão, e o balão fica carregado negativamente pois recebeu as cargas negativas da blusa.
A figura 4 ilustra a atração existente entre a blusa de lã e o balão ou entre cargas opostas. A tendência é que ambas fiquem grudadas até o reestabelecimento do equilíbrio das cargas como ilustrado na figura 1, com a volta das cargas negativas para a blusa.
Criando o processo de triboeletrização em casa
A triboeletrização é um processo muito simples e você mesmo pode reproduzi-lo.
Passo 1: você só precisa de uma régua ou canudo de plástico e um montinho de papéis picados bem pequenos.
Passo 2: aproxime a régua ou canudo dos papéis picados. Observe que nada acontece.
Passo 3: atrite a régua ou canudo com seus cabelos.
Passo 4: aproxime-os dos pedaços de papel, coloque bem próximo mas sem encostar. Você irá verificar que dessa vez os papéis picados são atraídos pela régua ou canudo.
Alguns papéis permanecem grudados por um tempo na régua ou canudo e depois se soltam, caindo na mesa.
O processo pode ser explicado pelas seguintes etapas:
- A régua ou canudo são neutros e os papéis picados também, assim não existe atração ou repulsão entre eles;
- A régua ou canudo em atrito com os cabelos fica eletrizado com carga positiva ou negativa;
- A aproximação da régua ou canudo com os papéis redistribui as cargas dos mesmos criando dipolos nos papéis, ou seja, regiões com acúmulo de cargas positivas e regiões com acúmulo de cargas negativas;
- Os papéis e a régua ou canudo se atraem, podendo até ficarem unidos;
- Parte da carga da régua ou canudo passa para os papéis;
- Eles passam a se repelir fazendo com que os papéis caiam na mesa.
A questão principal desse processo é saber qual material ficará eletrizado com carga positiva e qual material ficará com carga negativa, considerando seu cabelo e a régua ou canudo no exemplo acima.
Esse tipo de questionamento é que deu origem à Série Triboelétrica.
Como a tabela da série triboelétrica foi criada
A experimentação sobre a triboeletrização mostrou que um material pode ficar negativo ao receber elétrons ou positivo ao perder elétrons, dependendo do material com o qual ele é atritado.
Por exemplo, a tabela abaixo resume o que acontece com o algodão ao ser atritado com o vidro ou com âmbar:
| Elementos atritados | Positivo | Negativo |
|---|---|---|
| algodão e vidro | vidro | algodão |
| algodão e âmbar | algodão | âmbar |
Observe que o algodão pode ficar eletrizado com carga positiva ou com carga negativa dependendo do material com o qual ele é atritado. Sabemos hoje que isso depende da relação entre as afinidades eletrônicas dos materiais atritados.
Mas, em 1834, quando foi realizado o primeiro estudo sistemático da triboeletrização com vários materiais, a eletroafinidade ainda não tinha sido definida.
Foi através de experimentos de eletrização por atrito com vários materiais diferentes que uma tabela, chamada de Série Triboelétrica, foi construída. Nela a posição relativa dos materiais indica qual irá ficar positivo e qual irá ficar negativo pela triboeletrização.
Se um material A for atritado com outro material B que está abaixo dele na Série Triboelétrica, A se tornará positivo e B negativo. Por outro lado, se A for atritado com um material C que estiver acima dele na série, A ficará negativo e C positivo.
Podemos resumir da seguinte maneira: se atritamos um material A contra um material B, vai ficar positivamente carregado aquele que estiver mais acima na tabela ou mais próximo do sinal de mais.
É importante dizer que, como as cargas negativas passam de um material para o outro, os materiais ficam ambos eletrizados com o mesmo valor de carga, sendo uma positiva e outra negativa. Assim, se ao atritar a lã com o alumínio, a lã ficar com carga igual a +2C, o alumínio ficará com carga igual a -2C.
Isso se dá porque as cargas não são criadas ou destruídas, elas apenas passam de um material para outro fazendo com que ambos fiquem eletrizados.
Exemplos de uso da Série Triboelétrica
Exemplo 1: Qual material fica negativo ao atritar vidro e isopor?
Exemplo 2: Qual material perde cargas negativas ao atritarmos a prata e o papel?
Agora comece a testar os seus conhecimentos com Exercícios sobre série triboelétrica (com gabarito explicado).
Aproveite para estudar mais sobre os Processos de eletrização.
Referências Bibliográficas
ASSIS, André Koch Torres. Os Fundamentos Experimentais e Históricos da Eletricidade, Volume 2. ISBN 978-1-987980-09-7 (v. 2 : softcover).--ISBN 978-1-987980-12-7 (v. 2 : PDF).
SILVA, R. B. da. Propostas de atividades experimentais acerca da eletrização dos corpos, do potencial elétrico e da lei de Gauss da eletrostática. TCC (Licenciatura em Física) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão Pernambucano, Campus Salgueiro, 2022.
SOUTO, Ana. Série triboelétrica: entenda o que é e como funciona (como usar). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/serie-triboeletrica-entenda-o-que-e-e-como-funciona-como-usar/. Acesso em:
