Todos já experimentaram electricidade estática. Exemplos incluem: quando você vê uma faísca no espelho penteando seu cabelo, ou você toca um botão da porta depois de andar em um tapete no inverno. A faísca que você vê é eletricidade estática ‘descarregando’. Então porque é que se chama electricidade estática? É chamada de “eletricidade estática” porque as cargas permanecem separadas em uma área ao invés de se mover ou “fluir” para outra área como é o caso da eletricidade fluindo em um fio – chamada eletricidade da corrente.
Eletricidade estática é conhecida desde os antigos gregos que as coisas podiam receber uma “carga” elétrica estática (uma acumulação de estática) simplesmente esfregando-as, mas eles não tinham idéia de que a mesma energia poderia ser usada para gerar luz ou máquinas de energia. Foi Benjamin Franklin que ajudou a trazer a eletricidade para a frente. Ele acreditava que a eletricidade podia ser aproveitada a partir de um raio.
O que é exactamente a electricidade estática?
A electricidade estática é basicamente um desequilíbrio de cargas eléctricas dentro ou sobre a superfície de um material. A carga permanece até ser “descarregada”. Uma carga elétrica estática pode ser criada sempre que duas superfícies entram em contato e se separam, e pelo menos uma das superfícies tem uma alta resistência à corrente elétrica (e é, portanto, um isolante elétrico). A centelha familiar que se vê de um choque estático – mais especificamente, é uma descarga electrostática – causada pela neutralização da carga.
De onde vem essa carga?
Sabemos que todos os objectos são constituídos por átomos e os átomos são compostos por prótons, electrões e neutrões. Os prótons são carregados positivamente, os elétrons são carregados negativamente, e os nêutrons são neutros. Portanto, todas as coisas são compostas de cargas. As cargas opostas atraem-se umas às outras (de negativo para positivo). Como as cargas se repelem umas às outras (positiva a positiva ou negativa a negativa). Na maioria das vezes as cargas positivas e negativas são equilibradas num objecto, o que torna esse objecto neutro como é o caso das moléculas.
Electricidade estática é o resultado de um desequilíbrio entre as cargas negativas e positivas num objecto. Estas cargas podem acumular-se na superfície de um objecto até encontrarem uma forma de serem libertadas ou descarregadas. Esfregar certos materiais uns contra os outros pode transferir cargas negativas, ou electrões. Por exemplo, se esfregar o seu sapato no tapete, o seu corpo recolhe electrões extra do tapete. Os electrões agarram-se ao seu corpo até que possam ser libertados, conforme o caso, quando toca num puxador metálico da porta.
“… O fenómeno da electricidade estática requer uma separação das cargas positivas e negativas. Quando dois materiais estão em contacto, os electrões podem mover-se de um material para o outro, o que deixa um excesso de carga positiva sobre um material e uma carga negativa igual sobre o outro. Quando os materiais são separados eles retêm este desequilíbrio de carga…”
Por que o seu cabelo fica em pé quando você remove o chapéu?
Quando você remove o chapéu, os elétrons são transferidos do chapéu para o cabelo… Por que o seu cabelo fica em pé? Como os objetos com a mesma carga se repelem uns aos outros. À medida que o cabelo ganha mais elétrons eles terão a mesma carga e o seu cabelo ficará em pé na ponta. Os seus cabelos estão simplesmente a tentar afastar-se o mais possível uns dos outros!
Qual é o efeito triboeléctrico?
O efeito triboeléctrico é um tipo de electrificação de contacto em que certos materiais ficam carregados electricamente depois de entrarem em contacto com outro material diferente, e são depois separados.
A maior parte da electricidade estática diária é triboeléctrica. A polaridade e resistência das cargas produzidas diferem de acordo com os materiais, rugosidade da superfície, temperatura, tensão e outras propriedades.
O efeito triboelétrico é agora considerado relacionado ao fenômeno de adesão, onde dois materiais compostos de moléculas diferentes tendem a grudar juntos por causa da atração entre as diferentes moléculas. A adesão química ocorre quando os átomos de superfície de duas superfícies separadas formam ligações iônicas, covalentes ou de hidrogênio sob estas condições há uma troca de elétrons entre os diferentes tipos de moléculas, resultando em uma atração eletrostática entre as moléculas que as mantém unidas.
Dependente das propriedades triboelétricas dos materiais, um material pode “capturar” alguns dos elétrons do outro material. Se os dois materiais estiverem agora separados um do outro, ocorrerá um desequilíbrio de carga.
Exemplos da Série Triboelétrica que desistem dos elétrons:
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Carga Positiva – pele humana seca > couro > pele de coelho > vidro > cabelo > nylon > lã > chumbo > seda > alumínio > papel MENOS POSITIVOS
Exemplos da Série Triboeléctrica que desistem dos electrões:
CARGA NEGATIVA – teflon > silício > PVC > fita adesiva > papel de saran > esferovite > poliéster > ouro > níquel > borracha – MELHOR CARGA NEGATIVA
Como Criar Electricidade Estática usando um Gerador Van de Graaf
Um gerador Van de Graaff é um gerador electrostático que usa uma correia móvel para acumular carga eléctrica num globo metálico oco no topo de uma coluna isolada. Isto pode criar potenciais eléctricos muito elevados. Produz corrente contínua (CC) de muito alta voltagem com baixos níveis de corrente. Foi inventado pelo físico americano Robert J. Van de Graaff em 1929. (Veja Referência abaixo em Scientific American) A diferença potencial alcançada nos geradores Van de Graaff modernos pode chegar a 5 megavolts. Uma versão de mesa pode produzir na ordem de 100.000 volts e pode armazenar energia suficiente para produzir uma faísca visível. Pequenas máquinas Van de Graaff são produzidas para entretenimento, e em salas de aula de física para ensinar eletrostática.
