Demo Balões de látex

Os balões látex são aqueles usados em festas.

 A matéria prima na sua fabricação é o látex,  seiva de algumas plantas como a seringueira.

O látex exposto ao ar por longo tempo coagula-se formando o polímero conhecido como "borracha".

Por meio da eletrização por contacto ou atrito, usando papel (guardanapos, toalha, sulfite, etc) ou a pele da mão seca e sem gordura, os balões de látex se eletrizam facilmente.

Qual tipo de cargas elétricas em excesso  na superfície do balão de látex?

Conforme a Série Tribolétrica  os balões ficam com cargas negativas ("excesso de elétrons" ).

Outra forma de prever o sinal das cargas é usando o Eletroscópio Eletrônico.

Atração e repulsão elétrica.

Dois corpos com excesso de cargas elétricas de mesmo sinal sempre se repelem.

Assim, quando dois balões sofrerem repulsão elétrica mútua, pode-se afirmar que eles estão eletrizados com cargas de mesmo sinal.

Dois corpos que se atraem mutuamente, nem sempre estão eletrizados com cargas opostas.

Se as cargas forem opostas, ocorrerá atração elétrica. Porém,  um corpo eletrizado pode atrair outro neutro; fato este explicado pelo fenômeno da polarização de cargas elétricas.

A seguir uma relação de demonstrações com balões de látex nas quais pode-se explorar diversos aspectos da eletrização.

Relação das demonstrações

01.- Identificando as cargas em excesso num balão de látex.

02..- Repulsão elétrica entre balões

03.- Atraindo corpos leves com balão zero

04.- Grudando um balão na parede

05.- Arrepiando cabelo com balão

06.- Rolando latinha vazia

07.- Erguendo balões com a palma da mão

08.- Balão de látex tipo canudo

09.- Balões  e  pêndulo elétrico

10.- Água viva elétrica.

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01.- Identificando as cargas em excesso  num balão de látex.

Material

Balão de látex eletrizado; Eletroscópio Eletrônico.

O Eletroscópio Eletrônico é um dispositivo transistorizado que funciona acendendo uma lâmpada LED e, ao mesmo tempo, emitindo um som por uma pequena buzina elétrica, sempre que a base do transistor ligado a uma antena for polarizada adequadamente.

Procedimento:  afasta-se e aproxima-se da antena,  o balão cujo sinal da respectiva carga elétrica superficial (excesso ou falta de elétrons em sua superfície)  se que determinar.

  • 1) Se o alarme for disparado na aproximação, tratam-se de cargas positivas (falta de elétrons).

  • 2) Se o alarme disparar no afastamento, tratam-se de cargas negativas (excesso de elétrons)

  • 3) Se o alarme não disparar: o balão está neutro ou mesmo eletrizado ele está parado em relação à antena.

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02.- Repulsão elétrica  entre balões

Material

6 balões de látex 0; papel guardanapo; 6 pedaços de linha fina e maleável.

 

Seis balões 0 - neutros -  pendurados por fio em um só nó

 

Repulsão entre os balões apos atrito de cada um com papel guardanapo.

Atritados com papel guardanapo os balões adquirem cargas negativas (cada um deles fica com excesso de elétrons em sua superfície). Verifique o sinal das cargas residuais na superfície dos balões consultando a Série Triboelétrica ou usando o Eletroscópio Eletrônico.

Por terem cargas negativas os balões de repelem mutuamente, pois "cargas de mesmo sinal se repelem".

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03.- Atraindo corpos leves com balão zero.

Material

Balões de látex n° 0; papel guardanapo; corpos leves: papel picado, papel alumínio de cozinha picado, confetes, etc.

Eletrize por atrito um balãozinho de látex n°0 usando papel guardanapo, limpo e seco. Segundo a Série Triboelétrica, a borracha (látex) da qual se faz o balão,  ficará com excesso de elétrons ou seja, eletrizado ou "carregado" negativamente. Espalhe em cima da mesa corpos leves: pedacinhos de papel alumínio picados, pó de giz, confetes, e outros.

Com a aproximação do balão eletrizado os corpos leves, isolantes ou condutores, sob ação da força elétrica de atração,  podem saltar para o balão e nele ficarem grudados.

Como explicar que um corpo eletrizado exerça força de atração elétrica em corpos neutros?

Isto ocorre devido ao processe de polarização de cargas que ocorre nas moléculas da superfície destes corpos leves que se encontram próximas da região eletrizada do balão.

Na polarização, elétrons - aqueles mais livres -  das moléculas dos corpos leves mudam ligeiramente de posição de modo que um lado da moléculas fique mais positiva e o outro, mais negativa. Como o lado mais positivo fica mais próximo das cargas negativas do balão, ocorre a atração.

Como o balão não pode se movimentar, são os corpos leves que se movimentam (saltam) para a superfície do balão. 

 

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 04.- Grudando um balão numa parede

Material

Balões de látex n° 0; balões de látex n° 7 ou mais; papel guardanapo.

Eletrize balões de látex atritando-os com papel guardanapo limpo e seco.

Conforme a Série Triboelétrica e o Eletroscópio Eletrônico eles ficam com cargas negativas (excesso de elétrons) nas respectivas superfícies.

Balões n° 0 eletrizados costumam ficar "grudados" na parede por que a atração elétrica é intensa o suficiente para produzir força de atrito que sustenta o peso do balão não o deixando deslizar parede abaixo.

Como esta atração  pode acontecer se as moléculas da  parede neutra são neutras?

É devido à indução e à  polarização de cargas.

As moléculas da superfície da parede são neutras (têm iguais quantidade de elétrons e de prótons); porém, pela ação das  cargas negativas em excesso no balão, a distribuição de cargas dentro das moléculas muda temporariamente: as cargas  positivas se concentram de um lado e as negativas do lado oposto aos das cargas negativas da superfície do balão. Com isto, uma forte atração elétrica mútua passa a atuar entre o balão eletrizado e a parede; como os balões n° 0 são leves, a força de atrito é suficiente para não deixar o balão deslizar parede abaixo sob a ação do seu próprio peso. Em geral isto não acontece com balões mais pesados como o de n° 9.

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05.- Arrepiando cabelo.

Material

Balão de látex n°9; cabelos secos e compridos (não demais).

Eletrize um balão de látex n° 9  esfregando-o várias vezes no cabelo de uma pessoa.

 Em seguida, afaste lentamente o balão e observe que  uma porção do cabelo da região atritada levanta-se juntamente com o balão. Conforme a Série Triboelétrica, o cabelo cede elétrons para o látex (borracha natural) que tem grande tendência de receber elétrons. Assim, a superfície atritada do balão fica negativa (com excesso de elétrons) e os cabelos que cederam elétrons ficam positivos (falta de elétrons).Como os elétrons cedidos não retornam aos cabelos que os cederam, o balão e os cabelos ficam carregados com cargas de sinais opostos e, assim, atraem-se mutuamente. Conforme o balão é erguido, os cabelos nele grudados por ação de forças de atração elétrica, sobem juntos.

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06.- Rolando latinha vazia

Material

Balão de látex n° 0; guardanapo de papel; latinha vazia de refrigerante

 

Procedimentos

Eletrize um balão de látex n° 0 atritando-o com guardanapo de papel; ele ficará com excesso de cargas na superfície atritada (eletrização por atrito ou contato) e conforme a Série Triboelétrica, ficará com excesso de elétrons.

                

As cargas negativas do balão induzem e polarizam as cargas na latinha (condutor). As cargas positivas e negativas ficam face a face, dando origem uma força de atração que é maior do que a repulsão entre as cargas negativas do balão e da latinha (pois ficam mais distantes). A força elétrica varia com o inverso do quadrado da distância; quanto mais distantes estiverem as cargas menor é a intensidade da força elétrica.

Como a mão segura o balão, ele não se move no sentido da lata; resultado: a latinha move-se sob ação da força F no sentido do balão.

Se o balão for movido para a esquerda (conforme ilustração), a latinha poderá caminhar por longa distância.

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07.- Erguendo balões com a palma da mão

Material

Balões de látex n° 0;  guardanapo de papel.

 

Procedimentos

Eletrize alguns balões de látex n° 0 atritando-o com guardanapo de papel; ele ficará com excesso de cargas na superfície atritada (eletrização por atrito ou contacto) e conforme a Série Triboelétrica, ficará com excesso de elétrons.

Balões zero eletrizados ficam presos na palma da mão.

A força elétrica de atração "vence" o peso de cada balão

A influência das cargas negativas concentradas no balão polarizam moléculas da pele, deixando face a face, cargas de sinais opostos.

 

Devido à forças de atração elétrica e por serem leves, os balões "Zero" ficam presos à palma da mão. Isto ocorre mesmo que  a pele da mão não esteja eletrizada. Por que?

A cargas negativas em excesso no balão por indução, polarizam cargas de moléculas da pele, contíguas à região de contacto do balão com a pele.

Como a pele não contem elétrons livres - como os metais - as cargas nas moléculas não se movimentam, mas  mudam de posição dentro da molécula: as cargas positivas das moléculas da pele ficam face a face com as cargas negativas em excesso no balão enquanto as cargas negativas se afastam.

Assim a força de atração entre as cargas negativas do balão e as positivas das moléculas polarizadas pele, por serem mais intensas do que o peso de cada balão, não as deixam cair.

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08.- Balão de látex tipo "canudo".

Material

Balão de látex "canudo"; balão de látex n° 0;  guardanapo de papel; latinha de refrigerante vazia; Eletroscópio Eletrônico.

Procedimentos

Eletrize um balão tipo "canudo" e um balão ° 0, atritando-os com papel. Tal como o balão "zero" ele também fica eletrizado negativamente, porém com mais intensidade.

 

Grudando balões canudo na parede

Imprimindo mais velocidade à  latinha vazia

Raio de ação do campo elétrico

Além de enfeitar paredes, grudando balões canudos na mais variadas formas,  pode-se imprimir em latinhas mais velocidade do que um balão n° 0 é capaz.

Além disso, com o Eletroscópio Eletrônico, fazendo movimentos oscilatório (vai e vem) à diversas distâncias da antena pode-se descobrir o raio de ação do campo elétrico gerado pelo balão "canudo" e compará-lo com o de outros balões, etc.

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09.- Balões  e  pêndulo elétrico

Material

Um pêndulo elétrico; balões de látex; guardanapo de papel.

Um "pêndulo elétrico" consta de uma rodela de folha de alumínio de embalagens - tipo marmitex - com 1 cm de diâmetro, pendurado por uma linha fina na extremidade de um suporte de arame encapada (usado em floricultura) em formato de L conforme ilustra a figura.

Procedimentos

Eletrize por atrito com guardanapo, um balão de látex n° 0. Conforme a Série Triboelétrica, o balão ficará com excesso de elétrons ou seja, ficará eletrizado negativamente.

Aproxime-o do disco pendular.

1.- Se ocorrer repulsão ( "Cargas de mesmo sinal se repelem"), balão e disco, têm cargas de mesmo sinal (neste caso, negativas).  

2.- Se ocorrer atração ("Cargas de sinais opostos se atraem") duas hipóteses são possíveis: I) o disco está eletrizado com cargas positivas (pois o balão tem cargas negativas em excesso na sua superfície) ou  II) o disco pendular está neutro (não tem excesso nem falta de elétrons) e o balão está eletrizado.

Pode um corpo eletrizado atrair, eletricamente, outro neutro?

  A atração elétrica entre um corpo eletrizado e outro neutro ocorre devido à polarização de cargas; elétrons livres no interior do disco de alumínio, por indução, das cargas negativas em excesso no balão, são repelidos para o lado oposto e no lado adjacente ao balão ficam as lacunas (falta de elétrons) que correspondem à cargas positivas; estas são atraídas pelas cargas negativas  e assim ocorre a atração entre o balão eletrizado e o disco pendular neutro.

Transferência de elétrons

Pode ocorrer que alguns elétrons em excesso do balão da região de contato com o disco sejam transferidos para o disco pendular. Quando isto acontece o metal fica com excesso de elétrons e ambos, o metal e o balão, ficarão negativos e ocorrerá a repulsão.

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10.- Água viva elétrica.

Material

Balão de látex n° 9; um saco plástico de supermercado bem fino; guardanapo de papel.

Procedimentos

Corte cerca de 15 a 20 tiras de plástico bem fino (saco plástico de supermercado, por ex.) com cerca de 20 cm de comprimento e 1 cm de largura; e amarre-as numa ponta .

Eletrize cada tira atritando com os dedos ou com guardanapo de papel; conforme a Série Triboelétrica as tiras ficarão eletrizadas com cargas negativas.

"Cargas de mesmo sinal se repelem"; assim as cargas negativas das tiras repelem entre si e se abrem; aproximando-se um balão eletrizado negativamente eles se abrem mais ainda, como resultado da repulsão entre as cargas negativas das tiras e do balão.

Desafio

Equilibrar no ar, com um balão eletrizado, as tiras de plásticos também eletrizados.