GEDANKENEXPERIMENT: Campo Elétrico

terça-feira, 3 de julho de 2012

Campo Elétrico

O Poder das Pontas

Há mais de duzentos anos cientistas constataram que um condutor cujo formato apresentava regiões com pontas dificilmente se mantém eletrizados.

Hoje sabemos que isto ocorre pois a carga tende a se acumular nessas regiões pontiagudas (ou de menor raio) e, desta forma, as cargas escoam através destas pontas.

Uma aplicação interessante é o para-raio:

Assim, numa tempestade, nunca devemos ficar em lugares descampados, pois funcionamos como "pontas", da mesma forma que as árvores.

Rigidez Dielétrica

Um determinado material isolante (que não possui cargas livres em sua estrutura interna) pode se tornar condutor se o submetermos a um campo elétrico suficiente para romper sua rigidez dielétrica, isto é, o limite que tal material deixa de ser isolante e se torna um condutor de cargas elétricas.

O campo elétrico ao qual tal material é submetido gera uma força elétrica em seus elétrons e, dependendo da intensidade deste campo, pode apenas polarizar o mesmo ou pode arrancar um ou mais elétrons de seus átomos, tornando-os elétrons livres e, desta forma, ele se torna um condutor de eletricidade.

A rigidez dielétrica varia de material para material. Verifica-se experimentalmente que a rigidez dielétrica para o ar vale cerca de 3 x 10⁶N/C. Quando o campo elétrico aplicado à uma massa de ar ultrapassar este valor o ar se tornará condutor de eletricidade.

A tabela a seguir mostra a rigidez dielétrica de alguns materiais em volt por metro:

Efeito Corona

Se o campo elétrico nas proximidades dessa ponta for suficientemente intenso, as moléculas de ar atmosférico à sua volta podem se ionizar (o campo elétrico arranca elétrons das moléculas de ar tornando-as íons, e o condutor pode se descarregar através da ponta.

Quando a ionização do ar se torna muito intensa, a vizinhança da ponta poderá até emitir luz por causa das colisões entre os íons e o ar, esse é o efeito corona (também chamado de fogo de Santelmo).

Se os íons, em volta da ponta, tiverem o mesmo sinal da região pontiaguda, esses serão repelidos, provocando o descolamento do ar, fenômeno conhecido como vento elétrico.