A ELECTRICIDADE

Durante milhares de anos o Homem não soube o que era a electricidade e ,no entanto ,convivia com ela. Observava e temia os relâmpagos das trovoadas supondo serem a ira dos deuses e tudo não passava de um fenómeno eléctrico da atmosfera. Com a passagem dos séculos surgiram os cientistas e a tentativa de explicar tal fenómeno. Mas que é a electricidade ? Já na Grécia antiga Tales de Mileto , ao esfregar uma vareta de âmbar numa pele de carneiro, verificara que a vareta atraía pequenos pedaços de palha. O que ele estava a fazer,sem o saber, era a produzir electricidade estática. ( Igual experiência podemos fazer com um pau de lacre esfregado numa camisola de lã. Veremos que atrai pequenos pedacinhos de papel).Para percebermos o que é a electricidade ,vamos recordar que toda a matéria é formada por moléculas e que estas são constituídas por átomos. Um átomo é basicamente formado por uma zona central o núcleo onde estão protões (partículas de carga positiva) e neutrões (partículas sem carga). Em volta do núcleo giram velozmente , em diversas órbitas, partículas de carga negativa chamadas electrões.

Como todos os átomos das substâncias estáveis são elèctricamente neutros ,conclui-se que o número de electrões é igual ao número de protões. É curioso referir que a palavra eléctron (electrão) ,é a pronúncia grega da palavra que significa âmbar, e aqui recordamos de novo a experiência de Tales de Mileto. Voltando ao átomo, verificamos que os electrões que giram mais longe do núcleo ,têm maior possibilidade de o abandonar, embora as cargas positivas do núcleo os atraiam. Quando isso acontece,quebra-se o equilibrio entre cargas positivas e negativas, surgindo electrões livres e o corpo adquire uma carga,deixando de ser neutro. Numa visão simplista, a corrente eléctrica, não e mais que um fluir de electrões ao longo de um elemento condutor. Esta corrente de electões é provocada por uma fonte de energia, melhor dizendo,por uma diferença de carga(diferença de potencial) entre dois corpos . Desse desnível energético resultará o fluxo de electrões,desde que haja um condutor entre os dois corpos, tal como um líquido passará de um vaso mais alto para um mais baixo,se houver um cano condutor entre eles. A diferença de potencial atrás referida é chamada de tensão, embora muitos usem a palavra voltagem.
Um condutor eléctrico é uma substância onde os electrões fluem com facilidade , como é o caso do ouro, prata, cobre e alumínio. As substãncias que não permitem o deslocamento dos electrões são chamadas isoladores. Como exemplo de isoladores temos vidro,porcelana, borracha, plástico e o vazio atmosférico. Já que atrás nos referimos á diferença de potencial que provoca o fluxo de electrões,vejamos outro conceito ; à quantidade de electrões que passam, por segundo, na secção transversal de um condutor, denomina-se intensidade da corrente. Ás vezes ,nos átomos de um corpo, há maior número de electrões do que de protões e a esse excedente damos o nome de carga eléctrica , neste exemplo carga negativa.Se acontecer que os átomos tenham maior número de protões do que electrões o corpo terá carga positiva. O estudo da corrente eléctrica começou quando Alessandro Volta inventou a pilha no ano de 1800.
A pilha de Volta era constituída por um empilhamento de discos de cobre alternados com discos de zinco. Entre cada disco existia um disco de feltro embebido em ácido sulfúrico.Ligando o primeiro disco de cobre ao último de zinco por um fio condutor, obtinha-se uma corrente eléctrica. Hoje não se usam pilhas com líquido ácido, que é substituído por uma substância pastosa .São chamadas pilhas secas ,mas o funcionamento é idêntico. Observemos o esquema abaixo em que os polos de uma pilha estão ligados por um fio condutor que tem intercalado uma resistência ,a lâmpada. Quando o fluxo de electrões percorre o circuito a lâmpada acende .

Costumamos dizer que a corrente eléctrica vai do polo positivo (+) da pilha para o polo negativo (-) mas a verdade é que o fluxo de electrões dá-se em sentido contrário pois estes são atraídos pelo polo positivo, já que cargas do mesmo sinal repelem-se e de sinal contrário se atraiem. O fluxo de electrões referido é a corrente contínua (CC) ou corrente directa e está regulada pela Lei de Ohm. A lei pode ser assim enunciada . " a intensidade da corrente que passa no circuito varia na razão directa da tensão (voltagem) e na inversa da resistência oferecida a essa passagem. " V=I.R ou I= V/R . A intensidade é medida em Ampères ,a resistência em Ohms e a diferença de potencial em Volts .A corrente contínua é produzida pelas pilhas, baterias e pelos dínamos. É este tipo de corrente que temos nas lanternas eléctricas,nos telefones,nos comboios e nos carros eléctricos. Se numa lanterna a intensidade da corrente é fraca porque a diferença de potencial é pequena e a resistência relativamente grande , o mesmo já não se pode dizer das catenárias dos comboios onde a diferença de potencial é de milhares de Volts e a resistência da catenária mínima,logo há uma forte intensidade de corrente, o que se torna mortal se alguem lhe tocar . Vejamos agora uma outra experiência : Se a um circuito onde está a passar corrente contínua aproximarmos uma bússola, veremos que esta é influenciada ,desviando a agulha magnética, logo a corrente contínua cria um campo magnético diferente do existente.Ora o contrário também é verdadeiro : Uma variação do campo magnético pode produzir corrente contínua. Temos aqui fenómenos de indução electro-magnética.

O esquema mostra o funcionamento de um dínamo:"quando o fio enrolado em espiral gira dentro do campo magnético do iman, a corrente eléctrica é induzida no circuito e a lâmpada acende." Há outro tipo de corrente eléctrica,como a que circula nas nossas casas,a que chamamos corrente alterna (CA ou AC).Neste tipo de corrente o fluxo de electrões faz-se alternadamente num e noutro sentido do circuito, variando muitas vezes por segundo. Em Portugal a alternância( frequência) é de 50 vezes por segundo ,podendo-se dizer 50 ciclos/s ou 50 Hertz . As máquinas produtoras de corrente alterna denominam-se alternadores . A corrente alterna é sinusoidal (ver esquema a seguir), não apresentando sempre o mesmo valor. Este varia com o tempo, tomando valores máximos, positivos ou negativos,gradualmente.Chama-se alternância positiva á parte da curva com valores positivos e alternância negativa á parte da curva com valores negativos.. Dá-se o nome de ciclo ao conjunto das duas alternâncias,daí termos dito que a corrente de nossas casas tinha 50 ciclos/s.. O tempo que demora a fazer um ciclo é o período. Ao valor máximo do ciclo dá-se o nome de amplitude . No caso da figura este valor está entre +14 e -14 ..

A obtenção de electricidade é feita de diversas formas já que qualquer tipo de energia se pode transformar noutro; " na Natureza nada se perde e nada se cria,tudo se transforma" O calor gerado pela combustão do carvão ou do petróleo,bem como a luz solar ou o movimento das ondas,tudo isto pode gerar electricidade. O problema eatá em que nem todos os processos são benéficos para o nosso Planeta,criando os muito falados efeitos de estufa e aquecimento global, com consequências futuras desastrosas para a espécie humana. Além disso ,algumas das fontes de energia não são inesgotáveis e tendem a acabar ràpidamente ,com consequências económicas que já se estão a sentir. Repare-se o preço sempre crescente da gasolina e do gasóleo e a sua repercussão no preço dos transportes,da electricidade,do pão e de tudo o mais que necessitamos e que consome energia para ser fabricado.

Dividimos as energias em duas categorias : não renováveis e renováveis. No primeiro grupo estão o carvão,petróleo e gás natural , consumidos em grandes quantidades nas centrais térmicas de produção de electricidade . Os fumos e CO2 saídos das chaminés dessas centrais estão a criar graves problemas ambientais. Também neste grupo se poderia colocar as centrais nucleares, não pelo facto de se esgotar o combustível atómico, mas pelas emissões de vapor de água e pelo perigo de radiação em caso de avaria grave ou acidente,como aconteceu em Chernóbil.

No caso das energias renováveis ou limpas ,agora em franco crescimento, podemos incluir as seguintes:
Energia hídrica.... a electricidade é conseguida em dínamos ou alternadores que são movidos pela água que foi armazenada em barragens e que passa em turbinas que accionam os geradores. A figura mostra a primeira grande barragem portuguesa em Castelo do Bode. Além de produzir electricidade a sua água abastece também a cidade de Lisboa, no seu consumo doméstico.

Energia geotérmica

Utiliza o vapor de água naturalmente saído do interior da terra, nas zonas de vulcanismo atenuado,para pôr em movimento os geradores de electricidade Este processo é utilizado nos Açores com bom rendimento . É uma dessas instalações que se vê na figura , na ilha de São MIguel .

Energia eólica......Em crescente desenvolvimento, aproveita a força do vento para mover geradores de electricidade.

Embora alguns digam que destoa na paisagem, sempre é preferível destoar que destruir a paisagem com emissões poluentes,como os que resultam da queima de combustiveis fósseis. Mais recente é o aproveitamento da energia gerada pelas ondas ao largo da costa ,ou a energia da subida e descida das águas de maré, num estuário de rio. Este movimento da água entrando e depois saíndo no estuário, pode accionar uma turbina ligada a um alternador e produzir electricidade. De igual modo a biomassa(restos de plantas e estrumes animais) em decomposição, liberta metano que pode servir de combustivel para accionar um grupo gerador de corrente eléctrica. O esquema seguinte mostra um aproveitamento da energia de maré.

Energia Solar.... Sendo o Sol a fonte "indirecta" de todas as outras formas de energia, renováveis ou não, por que não aproveitá-lo directamente'? É isso que o Homem tem estado a fazer com os chamados paineis solares ou fotovoltaicos.

O Sol ao incidir sobre estes paineis constituídos por células de silício cristalino e arsenito de gálio excita-as , criando uma diferença de potencial eléctrico , gerando corrente contínua. Cada célula pode produzir 0,5 ampéres a o,5 volts. A corrente contínua pode depois ser modificada para corrente alterna. Em Serpa (Alentejo) estão em funcionamento 52.000 módulos solares que se espera produzam 6.000 Megawatts/hora ,num ano. A electicidade produzida, depois de transformada em corrente alterna, é lançada na rede geral de distribuição.

Esta breve história sobre a electricidade poder-nos-ia levar a outros temas, como o de poupar energia,os perigos de acidentes com crianças nas nossa casas etc, mas isso fica para outra ocasião .