Quais materiais são cotdutores ou isolattes?

O objetivo dos experimentos a seguir é verificar quais materiais são condutores e quais são isolantes elétricos, entre aqueles que uti- lizamos para fazer os experimentos aqui descritos. A característica de condutor ou isolante elétrico de um material é fundamental para a realização dos experimentos e para o entendimento dos fenômenos apresentados. Isso ficará mais claro para o leitor ao longo do livro.

Experimento 2

Para fazer o teste, o eletroscópio da Figura 4.11 foi carregado eletricamente raspando-se a cartolina do eletroscópio com um ca- nudinho eletrizado (atritado com papel ou poliamida). Cabe res- saltar que a tirinha de papel de seda do eletroscópio fica levantada

STEPHEN GRAY E A DESCOBERTA DOS CONDUTORES E ISOLANTES 87 quando ele está carregado. Em seguida, o objeto a ser testado é segurado pelos dedos da mão e encostado em um dos cantos da cartolina do eletroscópio. À medida que o objeto toca a cartolina, a tirinha de papel de seda pode apresentar dois comportamen- tos distintos: 1) abaixar e permanecer assim depois que o objeto é afastado, demonstrando que o instrumento descarregou; nesse caso, o objeto é chamado de condutor elétrico; ou 2) permanecer levantada, demonstrando que o instrumento não descarregou; nesse caso, o objeto é chamado de isolante elétrico.

Assim, neste livro, definimos materiais condutores como aque- les que, ao tocarem um eletroscópio carregado, o descarregam, isto é, abaixam a tirinha que estava levantada devido ao instrumen- to estar carregado (Ripe, 1990; Gaspar, 2005, p.234; Assis, 2010, p.147). Podemos tornar essa definição um pouco mais específica. Segundo Assis (2010, p.161-2). Para experimentos de eletrostática como os que descrevemos aqui e para os objetivos a que se propõe seu livro, é possível definir

[...] os bons condutores como as substâncias que, ao entrarem em contato com um eletroscópio eletrizado, o descarregam em um intervalo de tempo menor do que cinco segundos. Os maus condutores ou maus isolantes são as substâncias que o descarregam durante um intervalo de tempo que vai de cer- ca de cinco segundos até por volta de trinta segundos. Esses corpos também são chamados de condutores imperfeitos ou de isolantes imperfeitos. Já os bons isolantes são as substâncias que necessitam de um intervalo de tempo maior do que trinta segundos para descarregar um eletroscópio eletrizado. Nes- te livro vamos nos referir aos bons condutores simplesmente como condutores, enquanto os bons isolantes serão chamados de isolantes [grifos do autor].

Como os objetivos deste livro no que tange a construção e utilização dos experimentos históricos no ensino de Física não são diferentes dos objetivos do livro de Assis, também vamos utilizar aqui a referida definição de condutores e isolantes. O au-

tor também discute o fato de “que o comprimento de um corpo influencia em seu comportamento como condutor ou isolante”, sendo que “quanto maior for o comprimento do corpo entre a mão que o segura e o eletroscópio eletrizado, [...] maior será o tempo necessário para descarregar o eletroscópio”(Assis, 2010, p.161-2). Dessa forma, uma tirinha de papel com 2 cm de lar- gura pode ser tanto um bom condutor quanto um bom isolante elétrico, dependendo de seu comprimento.

Uma tirinha com 2 cm de largura por 10 cm de comprimen- to, quando segurada pelos dedos e encostada na cartolina de um eletroscópio eletrizado, o descarrega rapidamente, de modo que se enquadra na definição de bom condutor dada anteriormente. Por outro lado, se a tirinha de papel com 2 cm de largura tiver 30 cm de comprimento, ao ser segurada com a mão e encostada no eletroscópio eletrizado, ele levará alguns segundos para des- carregar, sendo que a tirinha pode ser considerada mau condu- tor (ou mau isolante). Mas se o comprimento da tira de 2 cm de largura for 1 m, quando ela for encostada na cartolina, o eletros- cópio permanecerá eletrizado por alguns segundos, e a tirinha poderá ser considerada um bom isolante elétrico (Ibid, p.162).

Utilizando o procedimento e a definição dada anteriormente, testamos materiais como o palito de madeira do poste de susten- tação, o gesso da base do poste, as tiras de papel de seda utilizadas como tirinhas do eletroscópio, cartolina, papel sulfite, papel-alu- mínio, linha de algodão, sementes de dente-de-leão, rolha de cor- tiça, pedaços de metal (por exemplo, clipe, pedaço de arame etc.) e o corpo humano. Todos esses materiais comportaram-se como condutores elétricos. Também testamos a cola que utilizamos para colar os experimentos. Para fazer o teste, colocamos um fi- lete de cola (cerca de 5 cm de comprimento) sobre uma régua de acrílico. Após a secagem, retiramos o filete de cola seca da régua (ver Figura 4.14) e fizemos o procedimento utilizado para testar a condutividade dos materiais. Concluímos que ela também é um condutor elétrico, pois, ao tocar no eletroscópio carregado, a tiri- nha abaixou imediatamente.

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Hast e Cer das

Pena

Tir inha de cola

Figura 4.14 – No alto da figura, temos um exemplo da haste de pena (à esquerda) e três conjuntos de cerdas. No meio há uma pena, e na parte inferior temos uma tirinha de cola seca.

Testamos, ainda, uma pena. Tanto a haste quanto as cerdas – e a pena inteira – comportaram-se como condutores elétricos. Utiliza- mos a haste e as cerdas separadamente, bem como a pena inteira (rever Figura 4.14). Para qualquer uma das partes da pena, ou a pena inteira, a tirinha do eletroscópio abaixava após o contato. Contudo, tanto a haste quanto as cerdas e a pena inteira não descarregavam o eletros- cópio imediatamente, como faz um metal ou madeira, por exemplo. No caso da pena, a tirinha de papel de seda demora aproximadamente três a cinco segundos para abaixar totalmente. Mesmo assim, toman- do como base a definição de bons condutores dada por Assis (2010), a pena é um bom condutor de eletricidade. Vale ressaltar, entretanto, que a pena é um bom condutor para os comprimentos que utilizamos, isto é, haste de cerca de 9 cm, cerda de aproximadamente 3 cm e pena inteira de cerca de 10 cm. Para comprimentos maiores, o comporta- mento referente à condutividade elétrica pode mudar.

De outro lado, materiais como canudos de refresco, plástico, tubo de PVC, réguas de acrílico, linha de seda, poliamida, poliéster, isopor, comportaram-se como isolantes elétricos.12

12 Há uma lista “Corpos que se comportam como condutores e isolantes nas experiências usuais de Eletrostática” em Assis (2010, p.151).