Se você já caminhou sobre um tapete em um dia seco e depois tocou em algo feito de metal, como a alça de uma geladeira, você experimentou um raio em primeira mão. A descarga estática que deu um choque é o mesmo fenômeno que cria as forquilhas de fogo que dividem o céu durante uma tempestade. Um raio real é causado pela descarga de milhões de volts de eletricidade, que pode matar você. Mesmo descargas relativamente pequenas de eletricidade estática em uma alça de geladeira são dolorosas. Porém, é possível fazer com que um raio aconteça de maneira segura e indolor em uma jarra, onde você pode estudar e apreciar o quanto quiser.
O que é um raio?
O relâmpago é a descarga elétrica, que é o fluxo de elétrons de um pólo com excesso dessas partículas para outro pólo com deficiência. A magnitude da diferença de elétrons entre esses pólos é chamada de voltagem, e quanto maior for, mais forte será a corrente elétrica quando começar a fluir.
Durante uma tempestade, gotículas de água nas nuvens colidem umas com as outras, liberando elétrons no processo. Os elétrons são atraídos para a Terra, que é carregada positivamente em relação às nuvens. Eles não podem fluir facilmente através do ar, entretanto, porque o ar é um isolante elétrico. Conseqüentemente, eles se acumulam, como a água atrás de uma barragem, até que a voltagem se torne tão grande que nem mesmo o ar pode detê-los. Nesse ponto, ocorre um raio.
Por que as pessoas ficam chocadas com as geladeiras?
Quando você caminha por um tapete, a ação de seus sapatos contra o material cria elétrons livres de maneira muito semelhante à que ocorre com as moléculas de água em colisão nas nuvens. Os elétrons se acumulam em seu corpo e, quando seu dedo chega perto o suficiente de qualquer coisa através da qual eles possam fluir para a terra, eles saltam pelo ar em uma faísca de descarga elétrica. Objetos de metal são bons condutores de eletricidade, portanto, muitos choques estáticos ocorrem perto das maçanetas e maçanetas da geladeira. Um pequeno relâmpago ocorre no momento em que você fica chocado, mas geralmente fica surpreso demais para notar.
Fazendo relâmpago em uma jarra
É fácil criar uma descarga elétrica dentro de qualquer frasco com tampa de metal. Você só precisa fazer duas coisas. O primeiro é fazer um eletrodo no fundo do frasco para o qual a eletricidade possa fluir, e o segundo é criar uma fonte segura de eletricidade estática.
Você já esfregou um balão no cabelo e percebeu que ele grudou na parede? Isso ocorre porque a ação de esfregar o balão cria elétrons livres, como esfregar seus pés em um tapete. Um balão é uma grande fonte de eletricidade estática.
Coisas que você precisa
- Uma jarra com tampa de metal
- Folha de alumínio
- Uma folha de secagem
- Um punhado de tachinhas com cabeças de metal sem pintura
- Um balão
O objetivo das tachas é enfocar a carga e aumentar a tensão. Se você usasse folha de alumínio para fazer o cátodo, a carga se espalharia por toda a folha, em vez de fluir em direção ao ânodo.
Este experimento funciona melhor quando a umidade é baixa. Isso porque a umidade torna o ar um isolante elétrico ainda melhor.
O ânodo é o eletrodo carregado positivamente no fundo do jarro em direção ao qual os elétrons irão fluir. Para criá-lo, corte um pedaço de papel alumínio em um quadrado de cerca de 30 centímetros de comprimento e 30 centímetros de largura. Dobre-o duas vezes em um quadrado menor e empurre-o para o fundo do frasco. Tudo bem se as bordas ficarem um pouco salientes.
O cátodo é o eletrodo carregado negativamente do qual os elétrons fluirão. Faça isso enfiando várias tachinhas em uma folha de secador com as cabeças voltadas para o topo do pote. Coloque a folha de secagem sobre a boca do frasco e rosqueie a tampa.
Pontas
Esfregue o balão na cabeça. Você saberá que está carregado se seu cabelo ficar em pé ao puxar o balão.
Toque o balão no topo da jarra e observe o que acontece. Se o balão tiver carga suficiente, você verá vários relâmpagos azul-amarelados. Eles ficarão ainda mais impressionantes se você desligar as luzes.