Aula 112 — Processos de Eletrização por Atrito e Contato
50 minObjetivo geral
Compreender os processos de eletrização por atrito e por contato, incluindo a série triboelétrica e a distribuição de carga entre condutores.
Objetivos específicos
- Explicar a eletrização por atrito a partir da transferência de elétrons entre materiais diferentes.
- Usar a série triboelétrica para prever o sinal da carga adquirida por cada material atritado.
- Explicar a eletrização por contato entre condutores.
- Calcular a carga final de dois condutores idênticos colocados em contato e depois separados.
Conhecimentos prévios
- Carga elétrica e quantização (Aula 111).
- Condutor: material com elétrons livres, que se movem facilmente por ele.
Recursos didáticos
- Apresentação de slides — Possor_Aula112_Apresentacao.pptx.
- Bastão de vidro (ou plástico) e pano de lã ou seda, para demonstração de atrito.
- Calculadora simples.
Desenvolvimento da aula
Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios
5 min · Ausubel — ativação de subsunçoresO professor pergunta: "ao atritar um bastão de vidro com um pedaço de lã, o vidro fica positivo. De onde vem essa carga?" Ouvir hipóteses.
Problematização Inicial
5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipadoPerguntar: os dois materiais atritados ficam com o MESMO sinal de carga, ou sinais diferentes? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que ambos os materiais atritados ficam carregados com o mesmo sinal, como se a carga fosse "gerada" igualmente nos dois.
Desenvolvimento Conceitual
20 min · Exposição dialogadaApresentação dos slides 2 a 9: na ELETRIZAÇÃO POR ATRITO, o atrito entre dois materiais diferentes transfere elétrons de um para o outro — o material que "solta" elétrons mais facilmente fica positivo, o que os retém fica negativo. A ordem de quem cede ou recebe elétrons mais facilmente é dada pela SÉRIE TRIBOELÉTRICA (ex.: vidro perde elétrons para a lã, ficando positivo; a lã fica negativa). Os dois corpos atritados sempre ficam com cargas de MESMO MÓDULO e SINAIS OPOSTOS. Já na ELETRIZAÇÃO POR CONTATO, dois condutores encostam diretamente: se forem IDÊNTICOS (mesmo tamanho e forma), a carga total se reparte IGUALMENTE entre os dois ao serem separados: cada um fica com (QA+QB)/2. Resolução do obstáculo do Momento 2: os dois materiais atritados sempre ficam com sinais OPOSTOS, nunca o mesmo sinal — um perde elétrons (fica positivo), o outro ganha exatamente esses elétrons (fica negativo).
Resolução Guiada
10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento ProximalResolução guiada: calcular a carga final de duas esferas condutoras idênticas, uma com +8 μC e outra com -2 μC, postas em contato e separadas: (8+(-2))/2=+3 μC cada. Em duplas: repetir o cálculo para uma esfera de +10 μC encostando numa esfera idêntica neutra (0 μC).
Exercícios de Fixação
7 min · Prática independenteAplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).
Síntese e Fechamento
3 min · Consolidação (fechamento circular)Retomar a pergunta do Momento 1: o vidro fica positivo porque perde elétrons para a lã, que fica negativa. Reforçar a diferença entre atrito (sinais opostos) e contato entre condutores idênticos (carga dividida igualmente).
Avaliação formativa
Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.
Lista de exercícios
1. Ao atritar um bastão de vidro com um pedaço de lã, o vidro fica com carga positiva. O que isso indica sobre a transferência de elétrons entre os dois materiais?
Gabarito: Indica que o vidro perdeu elétrons para a lã (a lã ficou com carga negativa de mesmo módulo).
2. Duas esferas condutoras idênticas, uma com carga +8 μC e outra com carga -2 μC, são postas em contato e depois separadas. Qual a carga final de cada uma?
Gabarito: Carga final de cada = (8+(-2))/2=3 μC (ambas ficam com +3 μC).
3. Por que, ao atritar dois materiais diferentes, eles sempre ficam com cargas de sinais opostos e mesmo módulo?
Gabarito: Porque a eletrização por atrito é uma transferência de elétrons de um corpo para o outro — o que perde elétrons fica positivo, o que ganha fica negativo, e a quantidade de carga perdida por um é exatamente a ganha pelo outro.
4. Três esferas condutoras idênticas têm cargas +6 μC, -2 μC e 0 (neutra). A primeira encosta na segunda e se separa; depois a segunda encosta na terceira e se separa. Qual a carga final de cada esfera?
Gabarito: 1ª etapa: (6+(-2))/2=+2 μC (esferas 1 e 2 ficam com +2 μC cada). 2ª etapa: esfera 2 (+2 μC) encosta na esfera 3 (0 μC): (2+0)/2=+1 μC cada. Final: esfera 1 = +2 μC, esfera 2 = +1 μC, esfera 3 = +1 μC.
5. Dê um exemplo do cotidiano de eletrização por atrito e descreva o que acontece com os elétrons.
Gabarito: Resposta aberta — ex.: passar um pente de plástico no cabelo seco arranca elétrons do cabelo; o pente fica negativamente carregado e o cabelo fica positivamente carregado.
Observações e extensão
Próxima aula: Eletrização por Indução (O separador de cargas). Nota para o professor: se possível, apresentar a série triboelétrica completa (ex.: pele > vidro > lã > papel > algodão > borracha > PVC) para os alunos preverem o sinal de outros pares de materiais.