Série triboelétrica dos materiais

http://www.feiradeciencias.com.br/sala11/11_51.asp

Eletrização por atrito

Prof. Luiz Ferraz Netto

leobarretos@uol.com.br

Apresentação

Alguns materiais, quando atritados aos pares (um contra o outro), geram mais cargas elétricas 'livres' do que outros pares. Uma vez que a eletrização de um corpo nada mais é que a quantidade de partículas carregadas 'em excesso' na superfície do material desse corpo, oriundas do processo do atrito, é de se entender que existem certos materiais que têm maior tendência de 'fornecer' elétrons (e assim tornarem-se positivamente eletrizados) ou de 'receber' elétrons (e assim tornarem-se negativamente eletrizados) do que outros.

A série triboelétrica é nada mais que uma lista de materiais, que mostra quais são aqueles que têm uma maior tendência de se tornarem positivamente eletrizados (+) e quais os que apresentam maior tendência de se tornarem negativamente eletrizados (-). Essa lista torna-se, assim, uma ferramenta indispensável para se determinar que combinação de materiais (que pares de substâncias devem ser atritadas) podemos usar para um eficiente processo de eletrização por atrito. Nessa lista destacamos:

Quais os materiais de uma série tribo elétrica.

Quais são as melhores combinações de pares de materiais.

Quais são as combinações aceitáveis.

Essa lista poderá responder várias de suas perguntas relativas à eletrização por atrito e, ao fim e ao cabo, explicará como produzir 'a melhor' eletrização por atrito.

Série triboelétrica

Abaixo estão listados alguns materiais bem comuns que ficam eletrizados positivamente quando atritados com outros materiais. Tais materiais tendem a fornecer elétrons com maior (parte superior da lista) ou menor (parte inferior da lista) facilidade.

Positivos

Materiais	Comentários
Pele humana seca	Grande tendência em doar elétrons e ficar altamente positiva (+).
Couro
Pele de coelho	É o mais freqüentemente usado na eletrização por atrito.
Vidro	O vidro de sua tela de TV fica eletrizado e atrai pó.
Cabelo humano	Pentear o cabelo é boa técnica para obtenção de moderada carga (+).
Fibra sintética (nylon)
Lã
Chumbo	É uma surpresa. O chumbo retém tanta eletricidade estática quanto a pele de gato!
Pele de gato
Seda
Alumínio	Deixa escapar alguns elétrons.
Papel

Neutros

Poucos são os materiais que não tendem a fornecer ou receber elétrons quando postos em íntimo contato (ato de atritar) com outros materiais.

Algodão	A melhor das roupas 'não estáticas'.
Aço	Não é usado para eletrização por atrito.

Negativos

Abaixo listamos alguns materiais 'ávidos' em atrair elétrons quando postos em contato íntimo com outros materiais. Na parte inferior da lista os mais 'ávidos' em receber elétrons.

Materiais	Comentários
Madeira	Atrai alguns elétrons, mas é quase neutro.
Âmbar
Borracha dura	Alguns pentes são feitos de borracha dura.
Níquel, Cobre,	Escovas de cobre são usadas no gerador eletrostático de Wimshurst.
Latão, Prata,
Ouro, Platina,	É surpreendente como esses metais atraem elétrons, quase tanto como o poliéster.
Poliéster	Roupas de poliéster têm avidez por elétrons.
Isopor	Muito usado em empacotamento; bom para experimentos.
Filme de PVC ('magipack')	Ótimo para fazer a 'dança das bolinhas'.
Poliuretano
Polietileno (como a fita adesiva)	Puxe a fita adesiva grudada no vidro e veja que bela eletrização!
Polipropileno
Vinil (PVC)	PVC é ávido por elétrons.
Silicone
Teflon	Maior tendência de receber elétrons entre todos desta lista.

Normalmente a Série Triboelétrica é apresentada como uma única lista que goza das seguintes propriedades:

1) Qualquer material atritado com qualquer outro que o precede, fica eletrizado  negativamente e, quando atritado com qualquer outro que o segue, fica eletrizado positivamente.

2) Quanto mais afastados estiverem na lista, maior será a eficiência na eletrização.

Vejamos essa lista 'completa':

Materiais

Comentários

Pele humana seca Couro Pele de coelho Vidro Cabelo humano Fibra sintética (nylon) Lã Chumbo Pele de gato Seda Alumínio Papel Algodão Aço Madeira Âmbar Borracha dura Níquel, Cobre, Latão, Prata, Ouro, Platina, Poliéster Isopor Filme PVC ('magipack') Poliuretano Polietileno ('fita adesiva') Polipropileno Vinil (PVC) Silicone Teflon

Melhores Combinações As melhores combinações de materiais para criar eletricidade estática são aquelas das quais participam materiais tirados do alto da lista dos 'positivos' e aqueles tirados do fim da lista dos 'negativos'. Veja propriedade (2). Pele e roupas de poliéster Uma das reclamações mais comuns das pessoas, em climas frios, é que delas saltam faíscas quando tocam alguns objetos. Isto é causado tipicamente porque eles têm pele seca que pode ficar altamente positiva (+), especialmente quando atritadas com roupas feitas de poliéster, as quais adquirem cargas negativas (-). É altamente aconselhável que as pessoas que adquirem facilmente cargas positivas devido a sua pele seca, usem roupas feitas de algodão que é um material 'neutro'. Pessoas de pele úmida raramente reclamam de 'choques' ao tocarem objetos. Penteando seu cabelo Cabelo humano fica com carga elétrica positiva (+) quando atritado com o pente; principalmente aqueles pentes feitos de borracha dura ou de plástico, que são ávidos por elétrons. Considerando que cargas de mesmo nome se repelem, os fios de cabelo secos, todos positivos, repelem um aos outros e o cabelo fica todo 'espetado' para fora (experimento tipicamente feito com o gerador de Van de Graaff). Isto é chamado "cabelo eriçado ". Considerando que o pente fica carregado negativamente, atrairá objetos com carga elétrica positiva - como o cabelo. Também atrairá até mesmo material sem carga elétrica líquida alguma - como pequenos pedaços de papel (lembre-se da indução eletrostática!). Pele e bastão de PVC Esfregando um bastão de PVC com pele de coelho ou lã, ele irá adquirir uma boa carga elétrica negativa. O  bastão retém bem tais cargas e pode ser usado, por exemplo, para apanhar pedacinhos de papel, todavia, a pele e a lã depressa perderão suas cargas de eletrização. Combinações moderadas Isso acontecerá quando atritarmos dois materiais próximos nesta lista (veja propriedade 2). Para saber com que tipo de cargas eles ficam (+ ou -) basta recordar a propriedade (1). Seda e vidro Esfregando uma barra de vidro com um pano de seda, o vidro ficará positivamente eletrizado (+).  A seda não retém carga elétrica negativa por muito tempo. Filme de PVC É um bom material para se conseguir cargas negativas distribuídas numa certa superfície.

Em conclusão

Vários pares de  materiais quando colocados em contato íntimo (e o ato de atritar é uma boa técnica para se conseguir isso) e a seguir são separados, ficam eletrizados, isto é, exibem fenômenos relativos aos corpos dotados de carga elétrica positiva (falta de elétrons) ou negativa (excesso de elétrons).

A série triboelétrica é uma lista de materiais que mostra a tendência relativa de ceder ou receber elétrons nesse processo de eletrização. Esta lista pode ser usada para determinar quais combinações de materiais são as mais eficientes para gerar a denominada (impropriamente) 'eletricidade estática'