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RKA12C
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É comum a pretensão de dividir
todos os materiais que existem
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em isolantes elétricos ou condutores elétricos.
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Na verdade, isso não acontece bem assim.
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Existem semicondutores, supercondutores,
e outras formas exóticas
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de materiais em termos de condutibilidade elétrica.
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Entretanto, para o nosso estudo agora,
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vai ser suficiente estudar os isolantes
e os condutores elétricos.
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Vamos estudar semelhanças e diferenças
entre os isolantes e os condutores.
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Antes de falar sobre diferenças entre esses elementos,
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vamos observar aqui um cilindro
feito de material isolante,
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outro cilindro feito de material condutor.
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Uma semelhança é que
tanto os isolantes quanto os condutores
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são compostos de uma quantidade muito grande
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de átomos e moléculas.
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Nos átomos que compõem esses materiais,
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temos um núcleo que tem carga positiva
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e, ao redor dele, temos uma quantidade de elétrons ali
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orbitando, que são carga negativa.
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Também, tanto para os isolantes quanto para os condutores, o núcleo que tem carga positiva
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não pode se mover dali.
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Quero dizer que eles podem se mexer, se agitar levemente, mas eles não saem dali, do núcleo do átomo.
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Ou seja, eles não podem viajar livremente pelo material.
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Estamos falando aqui de materiais em estado sólido,
e então os núcleos estão fixos, estão presos.
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Já falando das cargas negativas dos elétrons,
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nos condutores, os elétrons podem se movimentar
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com relativa liberdade,
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quase sem resistência.
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Já a diferença para os isolantes é que os elétrons
não podem se movimentar pelo material livremente.
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Os elétrons, então, estão também
presos nos materiais isolantes.
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E essa é a diferença-chave entre condutores e isolantes.
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Nos condutores, os elétrons podem se movimentar relativamente de maneira livre pelo condutor,
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pelo material.
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Nos isolantes, os elétrons não se movimentam
pelo material todo.
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Ainda assim, nos condutores, os elétrons
não se movem por si só.
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Eles têm que ser obrigados a entrar em movimento.
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Seja, por exemplo, ligando os extremos
do condutor em uma bateria,
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ou sujeitando-o a um campo elétrico ou
a uma certa força, por exemplo, elétrica.
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Se houver esse estímulo no condutor, os elétrons vão
se mover pelo material com certa liberdade.
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Já nos isolantes, isso não vai poder acontecer.
Eles estão presos.
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Aparentemente, a conclusão que podemos tirar é que,
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havendo, por exemplo, uma bateria ligada
nos extremos do condutor,
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há, então, interação elétrica,
há uma movimentação de elétrons,
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enquanto, nos isolantes, não há nenhum
tipo de interação elétrica.
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Isso não é bem verdade!
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O que pode acontecer, ou o que acontece,
por exemplo,
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ligando, aos extremos de um isolante,
uma bateria,
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nós podemos fazer com que, aqui dentro do átomo,
esta carga, que é do núcleo, que é positiva,
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se movimente, por exemplo, para o lado de cá,
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e a carga negativa se concentre toda aqui na nuvem de elétrons... eles se concentrem todos
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no outro lado do átomo.
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Isso pode, sim, causar efeito em cargas elétricas colocadas nas proximidades
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de certos materiais isolantes.
Ou seja, eles podem interagir eletricamente.
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Vamos, agora, ver o que acontece se nós oferecermos carga extra a um condutor.
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Para facilitar a compreensão e o desenho, eu não vou desenhar todos os núcleos dos átomos.
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Nós sabemos que, para cada átomo, as cargas positivas e negativas se anulam,
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deixando que a carga elétrica total seja nula.
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Vou usar aqui somente para mostrar a carga extra.
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Ou seja, cada átomo tem a carga positiva e a negativa se anulando.
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E a questão é: o que acontece quando oferecemos carga extra ali nessa situação?
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O que acontece, então, se eu colocar
carga negativa extra em um isolante?
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Coloco carga negativa aqui, aqui e aqui,
ao longo do isolante.
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Nós sabemos que a carga elétrica
não pode se mover pelo isolante,
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e, por causa disso, eu posso carregar
todo o material que eu tenho aqui,
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ou eu posso deixar carregada mais
uma parte do isolante do que outra.
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No condutor, entretanto, se eu coloco uma carga negativa aqui e uma outra carga negativa aqui,
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elas não precisam ficar aqui se elas não quiserem.
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Bem, primeiro que, tendo uma carga negativa aqui e outra carga negativa aqui, uma repele a outra,
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de modo que esta vai vir para esta borda,
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e esta outra vai vir para a outra borda, mas
elas não podem saltar para fora do condutor.
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Para isso, é necessário muito mais energia.
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E o que acontece é que, ao oferecer
carga negativa para um condutor,
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toda a carga negativa vai para a borda do condutor,
para as bordas do condutor,
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porque, mesmo que você conseguisse colocar a carga negativa no centro, no meio do condutor,
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ao uma repelir a outra,
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o que acontece é que iriam todas
ficar bem na borda do condutor.
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O mesmo aconteceria com cargas positivas.
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E você pode se perguntar: como eu vou colocar
uma carga positiva ali?
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Na verdade, o que acontece é que,
ao retirar uma carga negativa,
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o "saldo" que teremos
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vai ser de carga positiva.
00:05:50
Então, retirando cargas negativas, as cargas positivas vão ficar nas bordas do condutor por se repelirem.
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Que tipos de materiais são isolantes?
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Vidro é um exemplo de material isolante.
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Madeira é um tipo de material isolante.
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A maioria dos plásticos
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são, também, isolantes.
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Esses representam este tipo de ambiente.
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Você pode colocar carga, você pode carregá-los,
deixá-los eletricamente carregados.
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Ao colocar carga ali, a carga vai ficar presa.
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Materiais condutores são principalmente metais.
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Exemplo: ouro, cobre, que é muito utilizado, prata.
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Neles, as cargas elétricas podem
viajar com certa liberdade.
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Bem, agora que já sabemos como isolantes e condutores funcionam, vamos ver um exemplo.
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Vamos considerar que temos aqui dois materiais
que são condutores.
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Vamos considerar que, neste aqui,
temos uma carga resultante negativa,
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claro, toda armazenada na borda externa do condutor.
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E, ao pegar este condutor e encostar no outro,
o que vai acontecer?
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Como cada carga negativa vai repelir
outra carga negativa,
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o que vai acontecer, ao um condutor tocar o outro,
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é que cargas negativas do primeiro
passarão para o segundo,
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de maneira que uma fique
o mais distante possível da outra
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e de modo que, se os dois
tiverem o mesmo tamanho,
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no final, os dois condutores terão
a mesma quantidade de carga negativa,
00:07:30
de carga extra negativa,
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ou, se o segundo condutor for um pouco maior,
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ele ficará com mais carga negativa, porque nele há maior capacidade para distribuir essas cargas.
00:07:42
Fácil!
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Agora, vamos analisar outra situação.
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Há outra maneira de eletrizar ou de carregar
um objeto de material condutor,
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que é chamada carga ou eletrização
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por indução.
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Como funciona?
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A ideia é pegar o primeiro condutor,
que tem cargas extras negativas,
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e aproximar, sem tocar, do segundo condutor,
que não tem nenhuma carga extra.
00:08:10
Ao aproximar o primeiro condutor,
que tem carga extra negativa,
00:08:13
do segundo condutor, que não tinha
nenhuma carga extra,
00:08:18
o que vai acontecer?
00:08:18
Bem, as cargas negativas do segundo condutor
podem mover-se à vontade.
00:08:22
E elas vão desejar se mover,
porque as cargas negativas do primeiro
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vão fazer com que as negativas do segundo
acabem se repelindo.
00:08:33
Então, as cargas negativas do segundo condutor
vão querer ir
00:08:37
para a parte mais distante possível
do primeiro condutor.
00:08:43
E elas vão ficar concentradas, neste desenho,
00:08:47
aqui na parte oposta àquela que está próxima
ao primeiro condutor.
00:08:53
Por do lado, já que as cargas negativas saíram desta parte, então este lado vai ficar com mais cargas
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positivas.
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As cargas negativas deste primeiro objeto estão atraindo as cargas positivas do segundo objeto.
00:09:10
Cargas com sinais opostos se atraem,
cargas com o mesmo sinal se repelem,
00:09:15
por isso as negativas estão aqui na parte oposta.
00:09:18
Bem, e paramos por aí?
00:09:20
Não!
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Vamos, agora, supor...
Vamos conectar este segundo condutor
00:09:27
ao que chamamos de terra.
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O que é a terra?
00:09:31
Pode ser a própria terra,
00:09:34
ou pode ser
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outra superfície
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que é capaz de ser um provedor
de uma quantidade muito grande,
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digamos, uma quantidade infinita,
00:09:47
de elétrons, em comparação com aquele condutor
que a ela estamos ligando.
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Ou seja, a terra pode
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oferecer, dar elétrons à vontade para aquele material que foi conectado a ela,
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ou pode receber desse material também
a quantidade que for de elétrons.
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E, ao conectar esta barra de ferro, por exemplo,
de metal, à terra, o que vai acontecer?
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Ora, as cargas negativas podem se mover livremente,
00:10:18
então, o que acontece é que essas cargas
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vão poder sair pelo condutor e ir em direção à terra
00:10:30
e por lá ficar.
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E o que acontece é que,
ao saírem todas as cargas negativas,
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vão sobrar as cargas positivas,
00:10:41
e nós conseguimos carregar,
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ou seja,
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eletrizar positivamente este objeto condutor.
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Sobram as cargas positivas,
00:10:54
e, aí, ele está eletrizado positivamente,
carregado positivamente.
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Naturalmente, não são todos os
elétrons que estavam lá que saíram.
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Ainda há elétrons ali, mas, no saldo,
a carga que sobra é positiva.
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E eu posso, agora, por exemplo, cortar este fio.
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E, ao afastar o primeiro objeto
de material condutor daqui,
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eu fico com o segundo objeto eletrizado,
carregado positivamente.
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Se eu retirei o primeiro objeto,
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que era aquele que tinha carga negativa
e, portanto, repeliu os elétrons do segundo,
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os elétrons da terra poderiam querer voltar
para o segundo objeto.
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Entretanto, isso não vai ser possível,
porque eu cortei o fio,
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e, assim, ele fica carregado.
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Eu consegui carregar sem a necessidade
de tocar um no outro.
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Vamos, agora, a um outro exemplo.
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A maioria das pessoas já fez isto:
esfregou um balão contra o cabelo.
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E o que acontece é que o balão
fica eletricamente carregado.
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Elétrons saem do seu cabelo, pulam para a borracha,
e ela fica com cargas negativas extras.
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E, normalmente, as pessoas costumam
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levar o balão até uma parede ou até o teto,
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e, se houver sorte, o balão vai ficar ali grudado.
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Isso é bem legal!
Mas como é que acontece?
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Bem, tanto o teto quanto a borracha da bexiga,
do balão,
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são materiais isolantes.
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Eles não podem transmitir as cargas elétricas
com facilidade.
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Entretanto, é possível acontecer
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de os átomos, aqui do teto, ficarem polarizados
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por causa da presença das cargas negativas
que existem no balão.
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Então, a carga positiva do átomo é atraída,
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e a carga negativa do átomo é repelida
pelas cargas negativas do balão.
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E isso faz com que aconteça uma força de interação entre o balão e o teto.
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As cargas positivas do teto
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e as cargas negativas do balão se atraem,
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gerando uma força resultante que empurra balão
para cima e o mantém grudado.
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É claro que existe a força de repulsão entre as cargas negativas do balão e as cargas negativas do átomo,
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mas elas estão mais distantes e,
por isso, essa força de repulsão é menor.
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A força resultante, portanto, faz com
que o balão fique grudado no teto.
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Veja você, então, que temos materiais isolantes.
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Mesmo assim, eles podem interagir,
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porque os átomos podem se polarizar.
Aí, acontece esse tipo de interação.
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Até o próximo vídeo!
