Principais conclusões

• A eletricidade estática ocorre quando há um desequilíbrio de cargas elétricas dentro ou na superfície de um material, geralmente causado pelo atrito que resulta na transferência de elétrons de um material para outro.
• Embora frequentemente notada por causar pequenos choques ou deixar os cabelos em pé, a eletricidade estática tem aplicações práticas na tecnologia cotidiana.
• Os métodos para gerenciar ou reduzir a eletricidade estática incluem manter um ambiente úmido, aterrar-se para evitar descargas indesejadas e usar materiais como algodão e couro, que são menos propensos ao acúmulo de estática.

A eletricidade estática é uma parte onipresente da vida cotidiana. Está ao nosso redor, às vezes engraçado e óbvio - como quando deixa nossos cabelos em pé - às vezes oculto e útil, como quando controlado pela eletrônica do seu celular. Os meses secos de inverno são a alta temporada para uma desvantagem irritante da eletricidade estática - descargas elétricas como pequenos relâmpagos sempre que você toca nas maçanetas das portas ou nos cobertores quentes recém-saídos da secadora de roupas.

A eletricidade estática é um dos fenômenos científicos mais antigos observados e descritos. O filósofo grego Tales de Mileto fez o primeiro relato; em seu sexto século AEC. escritos, ele observou que se o âmbar fosse esfregado com força suficiente, pequenas partículas de poeira começariam a aderir a ele. Trezentos anos depois, Teofrasto deu continuidade aos experimentos de Tales esfregando vários tipos de pedra e também observou o "poder de atração". Mas nenhum destes filósofos naturais encontrou uma explicação satisfatória para o que viram.



Demorou quase 2.000 anos até que a palavra inglesa “eletricidade” fosse cunhada pela primeira vez, baseada no latim “electricus”, que significa “como âmbar”. Algumas das experiências mais famosas foram conduzidas por Benjamin Franklin na sua busca para compreender o mecanismo subjacente da eletricidade, que é uma das razões pelas quais o seu rosto sorri na nota de 100 dólares. As pessoas rapidamente reconheceram a utilidade potencial da eletricidade.

É claro que, no século XVIII, as pessoas utilizavam principalmente a eletricidade estática em truques de mágica e outras apresentações. Por exemplo, o experimento do "menino voador" de Stephen Gray tornou-se uma demonstração pública popular:Gray usou uma jarra de Leyden para recarregar os jovens, suspenso por cordões de seda, e depois mostrou como ele poderia virar páginas de livros por meio de eletricidade estática ou levantar pequenos objetos apenas usando a atração estática.

Com base nos insights de Franklin, incluindo a sua compreensão de que a carga elétrica vem em sabores positivos e negativos, e que a carga total é sempre conservada, agora entendemos no nível atômico o que causa a atração eletrostática, por que ela pode causar mini relâmpagos e como aproveitar o que pode ser um incômodo para uso em diversas tecnologias modernas.


Conteúdo

1. O que são essas pequenas faíscas?
2. O poder das mini faíscas
3. Aproveitando a eletricidade estática

O que são essas pequenas faíscas?

A eletricidade estática se resume à força interativa entre cargas elétricas. Na escala atômica, as cargas negativas são transportadas por minúsculas partículas elementares chamadas elétrons. A maioria dos elétrons está ordenadamente acondicionada dentro da maior parte da matéria, seja ela uma pedra dura e sem vida ou o tecido macio e vivo do seu corpo. No entanto, muitos elétrons também ficam na superfície de qualquer material. Cada material diferente retém esses elétrons superficiais com sua própria força característica diferente. Se dois materiais se esfregarem, os elétrons podem ser arrancados do material “mais fraco” e encontrar-se no material com força de ligação mais forte.

Essa transferência de elétrons – o que conhecemos como faísca de eletricidade estática – acontece o tempo todo. Exemplos infames são crianças escorregando em um escorregador de playground, pés arrastando-se ao longo de um tapete ou alguém tirando luvas de lã para apertar a mão.



Mas notamos seu efeito com mais frequência nos meses secos do inverno, quando o ar tem umidade muito baixa. O ar seco é um isolante elétrico, enquanto o ar úmido atua como condutor. Isto é o que acontece:no ar seco, os elétrons ficam presos na superfície com a força de ligação mais forte. Ao contrário de quando o ar está úmido, eles não conseguem encontrar o caminho para retornar à superfície de onde vieram e não conseguem uniformizar novamente a distribuição de cargas.

Uma faísca elétrica estática ocorre quando um objeto com excesso de elétrons negativos se aproxima de outro objeto com menos carga negativa e o excesso de elétrons é grande o suficiente para fazer os elétrons “saltarem”. Os elétrons fluem de onde eles se acumularam – como em você depois de caminhar sobre um tapete de lã – para a próxima coisa que você entrar em contato que não tenha excesso de elétrons, como uma maçaneta.

Quando os elétrons não têm para onde ir, a carga se acumula nas superfícies – até atingir um máximo crítico e ser descarregada na forma de um minúsculo raio. Dê aos elétrons um lugar para ir – como o seu dedo estendido – e você certamente sentirá o choque.

O poder das mini faíscas

Embora às vezes seja irritante, a quantidade de carga na eletricidade estática é normalmente muito pequena e bastante inocente. A voltagem pode ser cerca de 100 vezes a voltagem das tomadas elétricas típicas. No entanto, estas enormes tensões não são motivo de preocupação, uma vez que a tensão é apenas uma medida da diferença de carga entre os objetos. A quantidade “perigosa” é a corrente, que indica quantos elétrons estão fluindo. Como normalmente apenas alguns elétrons são transmitidos em uma descarga elétrica estática, esses choques são bastante inofensivos.

No entanto, essas pequenas faíscas podem ser fatais para componentes eletrônicos sensíveis, como os componentes de hardware de um computador. Pequenas correntes transportadas por apenas alguns elétrons podem ser suficientes para fritá-los acidentalmente. É por isso que os trabalhadores das indústrias eletrônicas precisam permanecer aterrados, o que é essencialmente uma conexão com fio que faz com que os elétrons pareçam uma “casa” de estrada vazia. Também é fácil aterrar-se tocando em um componente de metal ou segurando uma chave na mão. Os metais são condutores muito bons e, portanto, os elétrons ficam muito felizes em ir para lá.



Uma ameaça mais séria é uma descarga elétrica nas proximidades de gases inflamáveis. Por isso é aconselhável aterrar antes de tocar nas bombas dos postos de gasolina; você não quer que uma faísca perdida queime quaisquer vapores de gasolina perdidos. Ou você pode investir no tipo de pulseira antiestática amplamente utilizada pelos trabalhadores das indústrias eletrônicas para aterrar com segurança os indivíduos antes de trabalharem em componentes eletrônicos muito sensíveis. Eles evitam o acúmulo de estática usando uma fita condutora que enrola em seu pulso.

Na vida cotidiana, o melhor método para reduzir o acúmulo de carga é usar um umidificador para aumentar a quantidade de umidade no ar. Além disso, manter a pele úmida aplicando hidratante pode fazer uma grande diferença. As folhas de secar evitam o acúmulo de cargas à medida que suas roupas secam, espalhando uma pequena quantidade de amaciante sobre o pano. Essas partículas positivas equilibram os elétrons soltos e a carga efetiva é anulada, o que significa que suas roupas não sairão da secadora grudadas umas nas outras. Você também pode esfregar amaciante de roupas nos tapetes para evitar o acúmulo de carga. Finalmente, usar roupas de algodão e sapatos com sola de couro é melhor do que roupas de lã e sapatos com sola de borracha.

Aproveitando a eletricidade estática

Apesar do incômodo e dos possíveis perigos da eletricidade estática, ela definitivamente tem seus benefícios.

Muitas aplicações diárias da tecnologia moderna dependem crucialmente da eletricidade estática. Por exemplo, as fotocopiadoras usam atração elétrica para “colar” partículas de tons carregados no papel. Os purificadores de ar não apenas deixam o ambiente com um cheiro agradável, mas também eliminam os maus odores, descarregando eletricidade estática nas partículas de poeira, dissimulando assim o mau cheiro.



Da mesma forma, as chaminés encontradas nas fábricas modernas utilizam placas carregadas para reduzir a poluição. À medida que as partículas de fumaça sobem pela pilha, elas captam cargas negativas de uma grade metálica. Uma vez carregados, eles são atraídos por placas nos outros lados da chaminé que estão carregadas positivamente. Finalmente, as partículas de fumaça carregadas são coletadas em uma bandeja a partir das placas coletoras que podem ser descartadas.

A electricidade estática também chegou à nanotecnologia, onde é utilizada, por exemplo, para captar átomos individuais por feixes de laser. Esses átomos podem então ser manipulados para todos os tipos de propósitos, como em diversas aplicações de computação. Outra aplicação interessante na nanotecnologia é o controle de nanobalões, que através da eletricidade estática podem ser alternados entre um estado inflado e um estado de colapso. Essas máquinas moleculares poderão um dia fornecer medicamentos a tecidos específicos do corpo.

A eletricidade estática já existe há dois milênios e meio desde sua descoberta. Ainda assim, é uma curiosidade e um incômodo — mas também está comprovado que é importante para o nosso dia a dia.

Sebastian Deffner é professor assistente de física na Universidade de Maryland, no condado de Baltimore. Este artigo foi escrito em coautoria por Muhammed Ibrahim, que está conduzindo uma pesquisa colaborativa com Deffner sobre a redução de erros computacionais em memórias quânticas.

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui .