Gaiola de Faraday
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Michael Faraday foi um físico e químico britânico do século XIX, sendo considerado um dos cientistas mais influentes de todos os tempos. Os seus trabalhos mais conhecidos e influentes estão relacionados com a electricidade e o magnetismo.

Gaiola de Faraday

Gaiola de Faraday é a designação pela qual se tornou conhecida uma experiência efectuada por Michael Faraday, em 1836, para demonstrar que uma superfície condutora electrificada possui um campo eléctrico nulo no seu interior. Isso acontece porque as cargas se distribuem de forma homogénea na parte mais externa da superfície condutora, deixando de haver manifestação de fenómenos eléctricos no seu interior.

Um condutor, quando carregado, tende a espalhar suas cargas uniformemente por toda a sua superfície. Se esse condutor for uma esfera oca, por exemplo, as cargas serão distribuídas pela superfície externa. Visto que as cargas se repelem, tenderão a se afastar o mais possível umas das outras, concentrando-se na periferia. Os efeitos de campo eléctrico criados no interior do condutor acabam se anulando, obtendo assim um campo eléctrico nulo.

Para provar esse efeito, Faraday construiu uma gaiola de metal carregada por um gerador electrostático de alta voltagem e colocou um electroscópio no seu interior para provar que os efeitos do campo eléctrico gerado pela gaiola eram nulos. O próprio Faraday entrou na gaiola para provar que seu interior era seguro.

Caminho de menor resistência

E que dizer de tocar nos elementos da própria gaiola durante a descarga eléctrica? Poderia isso ser fatal para o ser humano? Para obter essa resposta convém compreender alguns fenómenos relacionados com a electricidade. Por exemplo, a carga eléctrica pode ser negativa ou positiva. Estes dois tipos de carga diferentes atraem-se mutuamente. Os electrões são partículas subatómicas e de carga negativa que circulam das regiões negativas para as positivas. Ou seja, do local onde há excesso de electrões para as regiões onde os há menos. A este movimento chamamos corrente eléctrica.

Um relâmpago não é mais do que uma corrente eléctrica momentânea. As nuvens possuem excesso de electrões no seu interior e estes tendem a fugir para a superfície positiva da Terra. Tudo que se precisa agora é de um caminho condutivo para que o inferior negativo da nuvem entre em contacto com a Terra. Quando ocorrem as descargas dos relâmpagos, as enormes correntes eléctricas procurarão sempre um caminho de menor resistência até alcançar o solo.

Os pássaros e os cabos eléctricos

É esta "lei do menor esforço" que explica porque os pássaros não morrem ao pousar num fio de alta tensão. A corrente eléctrica viaja pelo fio, um bom condutor, mas "ignorará" o corpo do pássaro visto que este constitui um caminho de maior resistência. Além disso, a distância entre as patas dos animais não é suficiente para gerar uma diferença de potencial (DDP) capaz de electrocutá-los. Ou seja, para que o pássaro apanhe um choque, é necessário que a corrente eléctrica circule pelo seu corpo, gerando uma diferença de potencial. Isto aconteceria se o animal tocasse qualquer outra superfície condutora. Se um ser humano resolver agarrar com ambas as mãos um fio eléctrico sem estar isolado, escapará ileso se nenhuma parte do seu corpo tocar em outras superfícies condutoras. Se o fizesse, criaria, dessa forma, um percurso alternativo para a corrente eléctrica.

Assim, se alguém tocar num elemento da gaiola de Faraday durante uma descarga eléctrica não sofrerá danos desde que o seu corpo não constitua um caminho de menor resistência. Se a gaiola não estiver perto ou em contacto directo com a Terra, o corpo poderá ser electrocutado se o caminho de menor resistência passar por ele.

Pára-raios

O objectivo dos pára-raios normalmente é mal compreendido. Muitas pessoas acreditam que eles "atraem" os relâmpagos. Na verdade, é melhor dizer que eles fornecem um caminho de menor resistência até o solo ao conduzir as enormes correntes eléctricas quando ocorrem as descargas dos relâmpagos.

O LSF e as descargas eléctricas

Visto que o sistema Light Steel Framing é essencialmente a construção de edifícios usando centenas de perfis metálicos, alguns questionam a segurança dos ocupantes durante uma trovoada. Receiam que o edifício, por ter estrutura metálica, possa "atrair" relâmpagos e, assim, electrocutar os seus ocupantes durante uma tempestade.

Aplicações práticas comuns

A gaiola de Faraday, ou blindagem electrostática, foi adoptada para proteger instrumentos e aparelhos de grande sensibilidade colocados no seu interior. Também serve para garantir a segurança de instalações perigosas como paióis e locais de preparação de explosivos. A protecção de edifícios contra descargas atmosféricas é outra aplicação da gaiola. Devido a esta função de protecção, a gaiola também é conhecida como écran electrostático.

Outros exemplos são os automóveis e aviões, que actuam como gaiolas de Faraday, protegendo os seus ocupantes caso sejam atingidos por uma descarga eléctrica. Ao contrário do pensamento popular, não são os pneus do carro que garantem essa protecção. Conforme explicado acima, quando uma descarga eléctrica atinge um automóvel ou um avião, as cargas serão distribuídas pela periferia e prosseguirão o seu caminho até à Terra, mantendo o interior habitável completamente livre de efeitos eléctricos.

Programa Top Gear da BBC

Em 2007, o programa Top Gear, da estação britânica de televisão BBC, abordou a questão relacionada com o que aconteceria se alguém fosse atingido por um relâmpago enquanto estivesse dentro do seu automóvel. Os princípios científicos da gaiola de Faraday são bem ilustrados neste vídeo, onde o apresentador se mantém ileso no interior da viatura enquanto esta é atingida por uma descarga de 800.000 volts.


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