Modelo Atômico

Para entender os efeitos elétricos se faz necessário o compreendimento do átomo, pois é dele que surgem tais fenômenos. Mas do que é constituído o átomo? Ele é divisível ou não? Qual a diferença atômica entre condutores e isolantes? São essas perguntas que serão comentadas no post dessa semana.

O termo átomo foi criado pelos gregos antigos, pois eles acreditavam que toda a matéria seria composta por unidades indivisíveis. Quando os cientistas acharam uma unidade que eles acreditavam ser indivisível, eles colocaram o nome de átomo. Porém, com o tempo, descobriu-se que o átomo não era indivisível, mas aí o nome já tinha pegado.

O modelo atômico usado é bem simples. Os átomos possuem duas partes, que são um núcleo e uma eletrosfera. No núcleo existem os prótons (com cargas positivas) e os neutrons (sem cargas elétricas), e ele é responsável por 99,9% da massa de um átomo. O núcleo é mantido unido graças a forças nucleares intensas que impedem a repulsão elétrica entre os prótons. Já a eletrosfera é uma área afastada do núcleo onde residem os elétrons (com cargas negativas), que ficam "orbitando" o núcleo. Para efeito de comparação, se um núcleo fosse do tamanho de um limão (algo em torno de 3 cm de diâmetro) então os elétrons estariam orbitando a cerca de 3 Km de distância. Mas o que há nesse espaço entre o núcleo e os elétrons? Nada, há aí uma espécie de vávuo interatômico.



Vimos que o átomo é constituído por várias partes, mas ele pode ser efetivamente dividido? A resposta é sim! Por exemplo, no experimento do LHC (Large Hadron Collider), eles isolaram um próton, ou seja, tiram o elétron de um átomo de hidrogênio (fizeram um cátion de hidrogênio). Esse exemplo, mais outros exemplos já conhecidos de fissão nuclear, demonstram que é possível sim dividir um átomo.

Mas qual o papel deles nos fenômenos elétricos? Bom, são os átomos que definem como se dá a condução elétrica, determinando se um material é ou não um bom condutor. O que define a condutibilidade de um material são os portadores de carga livres, que são partículas possuidoras de carga elétrica e que tem facilidade de se movimentar por um material. No caso dos metais, os portadores de cargas livres são os elétrons da camada de valência (última camada eletrônica), que são fracamente ligados ao núcleo e tem facilidade em se despreender e se mover pelo metal, ou seja, tem facilidade em criar corrente elétrica. Já no caso da água com sal dissolvido (NaCl), os portadores de carga livres não são os elétrons em si, e sim os íons de Na+ e Cl-, que possuem carga e se movimentam pelo líquido. É interessante citar que a água pura (somente H2O, sem mais nenhum elemento) é um isolante elétrico, por não possuir portadores de carga livres.

Por que metais são em geral bons condutores? Por causa de sua ligação química, chamada de ligação metálica. Já comentamos que os metais possuem elétrons livres, ou seja, elétrons que estão fracamente ligados ao núcleo. Em um objeto de metal, esses elétrons são tão fracamente ligados que não são considerados como pertencendo a nenhum átomo em particular, pois ficam se movimentando aleatóriamente pelo material. Quando submetido a uma d.d.p., os elétrons passam a ter um movimento coordenado, indo do menor potencial para o maior potencial. Surge aí a corrente elétrica. Como os elétrons vão se chocando com os átomos durante o percurso, a vibração atômica aumenta e, com isso, a temperatura do material também aumenta.

Já os isolantes (como vidro, mica, madeira, etc.) não possuem nenhum portador de cargas livres, já que seus elétrons estão fortemente ligados aos núcleos atômicos e também não possuem íons que possam se movimentar pelo material. Logo, para esses materiais conduzirem corrente elétrica, é preciso uma enorme força (d.d.p.) para arrancar os elétrons das órbitas. Mas lembre-se, com tensão suficiente, todo isolante pode se tornar condutor!

Falamos anteriormente que a passagem de corrente elétrica faz a temperatura aumentar. Agora vamos comentar como esse aumento de temperatura geralmente aumenta a resistência de um material.
Quando a temperatura aumenta, a vibração dos átomos aumenta também (já que essa é a definição de temperatura). Mas a vibração desses átomos começam a dificultar a passagem de elétrons, pois os mesmos acabam tendo "menos espaço" para se locomover. Esse aumento na dificuldade da passagem de elétrons (e, por consequência, dimunuição da corrente), resulta no aumento da resistência.
Há porém materiais em que o aumento da temperatura causa queda na resistência. Isso se dá por que o aumento da temperatura causa a "liberação" de mais elétrons, que passam a ficar disponíveis para o transporte de corrente.

Eletricidade Estática

O que ela é? Ela é perigosa ou inofensiva? Como ela é gerada? É isso que veremos neste post, sobre esse fenômeno que está mais presente no dia-a-dia do que você possa imaginar.

A eletricidade estática acontece por um desequilíbrio elétrico dos átomos. Esse desequilíbrio se dá quando os átomos ganham ou perdem elétrons, ou seja, adquirem carga elétrica. Mas o que isso significa?

Percebemos no cotidiano que os objetos não apresentam características elétricas. Sua cama, por exemplo, não dá choque e seu pente não atrai objetos (ainda!). Essa ausência de efeitos se dá pelo fato dos corpos serem neutros, pois, nos seus átomos, as cargas elétricas positivas (prótons) se equilibram com as cargas elétricas negativas (elétrons). Mas há procedimentos que removem ou adicionam elétrons, o que causa um desequilíbrio de cargas. Mas quais são esses procedimentos?

O primeiro (e mais conhecido) é o atrito. Muitos já fizeram a experiência de pentear os cabelos (com pentes plásticos), e depois, atrair pequeno pedaços de papel (para quem não fez eu recomendo!). Isso porque, ao atritar o pente este se carrega e passa a apresentar características elétricas, como a força de atração que "puxa" os papéizinhos.
Outro método é o contato. Quando um corpo carregado, por exemplo, com cargas positivas, toca outro corpo, inicialmente neutro, este também se carrega positivamente. Isso acontece porque um pouco da carga positiva do primeiro corpo "escoa" para o corpo neutro, e assim, ambos ficam carregados positivamente (ou negativamente, caso o primeiro corpo estivesse carregado assim).
O terceiro modo é a eletrização por indução. A indução consiste em pegar um corpo inicialmente carregado (indutor) e outro inicialmente neutro (que será o induzido), isolado e que esteja ligado ao terra. Ao aproximar o corpo carregado (indutor) do corpo neutro serão atraídas cargas de sinal oposto (que virão da ligação com o terra). Se nesse ponto cortarmos a ligação com o terra, o segundo corpo (inicialmente neutro) manterá essa carga adquirida, que terá sinal contrário ao indutor. No caso do indutor estar negativamente carregado, serão induzidas cargas positivas, e vice-versa. Esse é outro modo de fazer a eletrização.


Então vemos que na eletrização por atrito aparecem cargas de sinais contrários, no contato aparecem cargas de mesmo sinal e na indução, novamente, aparecem cargas de sinal contrário.

Mas ela é inofensiva? Na maioria dos casos sim, causando, no máximo, choques leves, mas ela pode ser perigosa. Vou contar agora um caso verídico e, inclusive, há um vídeo no youtube desse acidente. Uma mulher nos EUA foi abastecer seu carro, e lá, como sabemos, é o próprio proprietário do carro que realiza a operação. A mulher saiu do carro, colocou a mangueira da gasolina no carro para abastecer e, em seguida, entrou no carro para pegar ou ver alguma coisa. Ao entrar e sair do carro houve atrito entre as costas da mulher e o banco do carro, o que gerou uma carga elétrica. Ao tocar a mangueira da gasolina, a descarga da eletricidade estática gerou uma faísca que foi o suficiente para incendiar o vapor de gasolina presente perto da mangueira.

Já na eletrônica, como a estática pode prejudicar componentes, há o uso de pulseiras anti-estática. Ela vai no seu pulso ligando você ao terra. Logo, qualquer carga acumulada em você, que poderia ser nociva aos componentes, escoará pelo terra, protegendo assim o circuito da estática.


E éra isso por hoje galera. Semana que vem tem mais um post interessante. E lembrem-se! Apesar das baixas correntes, a eletricidade estática, mesmo pelo simples atrito, pode gerar alguns kV. Por isso, cuidado nunca é demais.

Lixo Eletrônico e o Meio Ambiente

Você pode estar se perguntando o que esse monte de entulho eletrônico está fazendo aqui. Bom, lixo eletrônico é o tópico do post da semana. Muitas pessoas não sabem como se desfazer corretamente de seus aparelhos usados. Muitos acabam jogando no lixo seletivo ou até mesmo no orgânico. Mas qual é o modo correto de despachar este tipo de lixo? E quais são os perigos que eles trazem para o meio ambiente? Essas são dúvidas comuns que serão esclarecidas neste post.

O problema do lixo eletrônico é que muitas vezes ele não é tratado adequadamente. Ele acaba sendo enterrado em aterros sanitários e os componentes, que muitas vezes contém resíduos tóxicos, acabam contaminando o solo e os lençóis freáticos da região. Entre estes resíduos tóxicos estão metais pesados, semimetais e diversos compostos químicos. Para fugir dessas consequências basta descartar o lixo eletrônico corretamente. Mas como podemos fazer isso?

Há alguns postos de recolhimento de lixo eletrônico. Fale com os vendedores de produtos e peça se as lojas fazem recolhimento de aparelhos descartados. Infelizmente no Brasil tais postos são raros e a população muitas vezes não tem acesso a eles. Mas conforme o Brasil se desenvolve tecnologicamente, tais postos vão se tornar necessários e, espero eu, mais comuns. Mas o que é (ou deveria ser) feito com esse tipo de lixo?

É possível reaproveitar algumas partes e componentes de aparelhos inutilizados. O que não pode ser reaproveitado é moído e exportado para uma usina (processo chamado de descaracterização). Lá é realizado o processo de desintoxicação, filtração de dioxinas (C4H4O2, que é extremamente tóxica para alguns animais), liquidificação, separação por densidade, separação por eletrólise, decantação, refinagem e solidificação em barras.

Um dos itens de difícil reciclagem são monitores e TV's. O principal problema do descarte de tais aparelhos são os chamados tubos de raios catódicos, presente em TV's e monitores "de tubo". Quando descartados incorretamente eles podem causar sérios danos ao meio ambiente. Ao se desfazer desses aparelhos seria correto encaminhá-los a empresas especializadas que ofereçam um processo de reciclagem ambientalmente correto. Neste processo (pelo menos no processo que eu vi no youtube) eles separam cada parte do monitor (placas, plásticos, cabos, etc.) e depois tratam adequadamente dos tubos de raios catódicos.

Infelizmente nosso país está longe de ter uma coleta de lixo eletrônico adequada. Mas, como somos um país em grande desenvolvimento, quem sabe um projeto desses em breve não seja posto em prática. Enquanto não há um programa nacional da coleta e separação desse tipo de lixo, há também a possibilidade de encontrar projetos comunitários de recolha e envio do lixo eletrônico à empresas ecologicamente responsáveis. Por hoje é só e lembrem-se: Save the Planet! Até semana que vem.

Riscos da Eletricidade!

Quais são os riscos de trabalhar com eletricidade? Por que a tomada "gruda" a gente? Por que o choque elétrico dói? Essas são perguntas frequentes e são o tema do post desta semana. Vamos começar por uma pergunta bem básica: Por que a eletricidade pode matar?

O choque elétrico é o fenômeno que ocorre quando o corpo é percorrido por uma corrente elétrica. Durante o choque elétrico o corpo funciona como um condutor que apresenta uma certa resistência. Os danos do choque elétrico variam desde simples sustos até queimaduras graves, fibrilação e morte.
Um dos fatores que influi nos danos causados é o caminho da corrente que atravessa o corpo. Por exemplo, uma corrente que atravessa coração é mais perigosa que uma que não o atravesse, pois cria um maior risco de fibrilação, que pode causar parada cardíaca. Outro fator é a duração do choque. Descargas rápidas (mas extremamente rápidas), mesmo que tensões consideráveis, não causam tantos danos como choques de maior duração.

Mas por que as vezes ficamos grudados? E por que as vezes somos jogados para trás? Bem, o cérebro, para controlar os músculos, envia estímulos. Quando levamos um determinado choque, a eletricidade causa uma contração muscular e o cérebro já não consegue mais controlar o músculo. Logo, depende de como tomamos o choque. Se pegarmos um fio energizado na palma da mão, a contração fará com que fechemos a mão, e o músculo não irá mais responder ao cérebro, fazendo com que não consigamos tirar a mão do fio. Se simplesmente encostarmos no fio, a contração dos músculos das pernas pode fazer você se jogar para trás. Logo, depende de como se dá o primeiro contato com a eletricidade.

E para que serve o aterramento? Bom, imagine que um fio fase se desprenda e toque a carcaça metálica do seu fogão, ou de seu chuveiro. Então ocorre fuga de corrente elétrica. Agora, quando você tocar esses aparelhos, você fechará um circuito para a terra e levará um choque elétrico. Se o sistema de aterramento foi feito corretamente (o que raramente é) isso não irá acontecer. O aterramento é um sistema que aumenta a segurança e pode salvar vidas. Um aterramento ideal tem resistência abaixo de 10 ohms, o que faz a corrente elétrica prefirir passar pelo sistema de aterramento, e não por você.

A gravidade de um choque depende da tensão? Em geral sim. Pela Lei de Ohm vemos que a corrente é proporcional a tensão. Mas um gerador de alta tensão que produza pouca corrente, pode não ser suficiente para matar.

Por que a pilha não dá choque? As pilhas normais (1,5V) e mesmo baterias pequenas (9V) não possuem tensão suficiente para fazer circular grande corrente pelo corpo humano. Graças a isso, elas são bastantes inofencivas. É mais fácil se machucar se uma delas cair na sua cabeça (ou for atirada por alguém!). Internacionalmente é considerado uma tensão acima de 50V como perigosa.

Enfim, esse post não é para assustar ninguém. Ele serve para esclarecer algumas dúvidas comuns. Toda vez que lidamos com eletricidade devemos tomar cuidado. Não importa se é a milésima vez que lidamos com eletricidade ou com tal aparelho. Se não tomarmos todos os cuidados...... a milésima vez pode ser a última! Fica então a dica, cuide-se. Abraço e até a próxima.

Eletrônica?

Ah, já sei. Aquela coisa de nerds que passam o dia inteiro montando e desmontando aparelhos? Não! A eletrônica a muito tempo deixou de ser coisa de nerds. Hoje em dia ela é indispensável para nossas vidas. Quem conseguiria viver sem pc, celular ou, até mesmo, sem televisão? É possível afirmar que a sociedade não conseguiria mais existir sem os aparatos eletrônicos. Mas de onde ela surgiu?

Bom, seu surgimento data 1837, com a invenção do telégrafo por Samuel Morse. De lá pra cá ela tem evoluído. Hoje temos tanta tecnologia que não era sonhada naquela época. Mas o que vai dentro dos aparelinhos tecnológicos?

Dentro dos aparelhos há PCI's (Placas de Circuito Impresso) onde são fixados componentes (como resistores, capacitores, etc) e Circuitos Integrados (como o Timer 555, PROM, EPROM, EEPROM, etc...) entre outros dispositivos, e a combinação dessas e de muitas outras coisas nos contemplam com celulares, computadores e tudo que vai na tomada... ou vai pilhas...

E você pode estar se perguntando: "Como surgem novas tecnologias todos os dias?"...



Realmente, uma imagem vale mais que mil palavras. Eletrônica parece bem mais divertido agora, não é mesmo? ^^