A questão da corrente elétrica relacionada aos raios

Para dar início ao assunto tratado pelos autores Antonio Carlos Fon e Maria Inês Zanchetta, começaremos explicando alguns conceitos básicos sobre correntes elétricas e para raios.

Ao se estudarem situações onde as partículas eletricamente carregadas deixam de estar em equilíbrio eletrostático, passamos à situação onde há deslocamento destas cargas para uma determinada direção e em um sentido, este deslocamento é o que chamamos corrente elétrica.

Ilustração dos elétrons dentro de um fio

A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial elétrico (d.d.p./ tensão). E ela é explicada pelo conceito de campo elétrico. Por exemplo, ao considerar uma carga A positiva e outra B negativa, haverá um campo orientado da carga A para B. Ao ligar-se um fio condutor entre as duas os elétrons livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao fato de terem cargas negativas. Desta forma cria-se uma corrente elétrica no fio.

Para calcular a intensidade da corrente elétrica (i) na secção transversal de um condutor se considera o módulo da carga que passa por ele em um intervalo de tempo, ou seja:

A unidade adotada para a intensidade da corrente no SI é o ampère (A), em homenagem ao físico francês Andre Marie Ampère, e designa coulomb por segundo (C/s).

Sendo alguns de seus múltiplos:

Sobre o pára-raio, é necessário saber que ele é uma haste de metal, comumente de cobre ou alumínio, destinado a dar proteção aos edifícios atraindo as descargas elétricas atmosféricas, para as suas pontas e desviando-as para o solo através de cabos de pequena resistência elétrica.  Ele é colocado num ponto da instalação em que se forme um máximo da onda de tensão elétrica. Na instalação, intercala-se um dispositivo que obrigue a onda de corrente elétrica, em quadratura com a onda de tensão elétrica, a ter uma inversão nesse ponto.

Prédio com antena pára-raios sendo atingido por um raio

 Finalmente chegando a matéria publicada pela Super Interessante, de número 83, em agosto de 1994, fazendo parte do tópico “Cotidiano”, podemos falar sobre a relação do Brasil com as descargas elétricas, a função da corrente elétrica e a utilização dos para raios.

          

                      Brasil: o país dos 100 milhões de raios

                                        por Antonio Carlos Fon e Maria Inês Zanchetta

          Dos 3,15 bilhões de raios que golpeiam a Terra e seus habitantes durante um ano, 100 milhões deles vêm desabar em terras brasileiras. O número, divulgado no ano passado por uma equipe de cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos, São Paulo, não é superado por nenhum outro país.

          Segundo os autores,a pesquisa do INPE vai muito além de contar faíscas no céu. Desde 1989, num trabalho que usa enormes balões, o Instituto vem medindo a carga elétrica das nuvens e dos relâmpagos que atingem a Região Sudeste. Para isso, os balões levam sensores elétricos, sensores de raios X e até máquina fotográfica e câmera de vídeo.

          Os autores além de comprovarem com pesquisas seriamente realizadas que o Brasil é o maior receptor de raios do planeta, eles afirmam que é possível a utilização de balões para medir a carga elétrica das nuvens e conseguir maiores informações sobre o assunto.

       Com o decorrer da matéria, Antonio Carlos Fon e Maria Inês Zanchetta deixam claro vários aspectos sobre o país e apontam algumas regiões nas quais essas descargas elétricas são mais frequentes. Eles dizem também que existem dois tipos de raios: os positivos e os negativos.

Inúmeras descargas elétricas simultaneamente

          Uma diferença importante entre eles é que  nos raios positivos, a corrente elétrica é contínua — até o relâmpago acabar — dura cerca de 200 milésimos de segundo, enquanto nos negativos a corrente dura, em geral, menos da metade. Isso ocorre justamente porque nos raios positivos a corrente contínua dura mais é que eles são mais perigosos e destrutivos, capazes de iniciar um incêndio florestal (os negativos raramente causam incêndio). 

         

         Outra diferença é que o raio negativo carrega uma corrente contínua de 100 ampères (o ampère é a unidade de intensidade da corrente elétrica), enquanto o positivo carrega o dobro: 200 ampères, energia suficiente para alimentar vinte fornos elétricos domésticos.

Em conclusão os autores explicitam que a melhor forma de proteção contra os relâmpagos, a despeito de toda a tecnologia moderna, continua sendo o primitivo pára-raios, uma invenção do século XVIII. Não pode haver aparelho mais simples. Colocada sobre uma casa, uma haste metálica ligada a um fio condutor de eletricidade enterrado no chão será sempre a primeira parte da construção a receber o relâmpago. Primeiro, por ser de metal; segundo, por ter um fio condutor que leva a eletricidade para a terra e, terceiro, por ser o ponto mais alto da casa.

Exemplo funcional de uma antena pára-raios

Bibliografia:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/corrente.php

http://super.abril.com.br/cotidiano/brasil-pais-100-milhoes-raios-441018.shtml

http://pt.wikipedia.org/wiki/Para-raios