BRINCANDO COM A FÍSICA - ELETROSTÁTICA

Descrição de uma experiência: O poder das pontas – “igrejinha”

Material utilizado:
- canudos de refresco;
- cartolina;
- diversos (papel higiênico; base de isopor com furo; uma tirinha de papel de bala de coco; tesoura; alfinete; fita adesiva; cola; etc.).

Como construí:
- Desenhei na cartolina a forma de uma igrejinha. As medidas utilizadas foram, aproximadamente, 10cmX12cm.
- Em seguida, prendi com fita adesiva a tirinha de papel de bala de coco na parte mais larga do recorte da igrejinha e no cume da igreja, fixei uma agulha.
- Depois, colei este recorte em um canudo de refresco e fixei o conjunto no buraco da base de isopor.


Como procedi:
Aproximei o canudo da ponta da agulha sem encostar-se a ela. Inicialmente, coloquei o canudo a uns 5 cm da ponta da agulha e nada pude observar. Aproximei-o, lentamente, mais um pouco da ponta da agulha, e a partir de aproximadamente 1 cm de distância, a tirinha começou a se levantar e aí parei de aproximar, pois não queria, de modo algum, que houvesse contato entre o canudo e a agulha.

Sobre o que refleti:
- Quando eu realizar esta atividade com meus alunos o que devo orientá-los a observar? O que perguntar a eles antes da experiência? Que perguntas levará meus alunos à reflexão e a uma boa discussão?
- Era de se esperar que a tirinha fosse defletida?
- A presença da ponta da agulha facilita a condução de eletricidade pela região através do ar?
- Como cargas de mesmo sinal, que se repelem, conseguem se concentrar em espaços pequenos como no caso das pontas da igrejinha?
- Uma grande concentração de carga numa região influi no seu entorno (no caso da igrejinha o ar é a vizinhança)? Como?
- Há uma distância mínima para se colocar o canudo eletrizado da ponta da agulha e observar uma deflexão da tirinha?
- Qual deve ser a diferença de potencial envolvido nessa experiência?
- Este modelo serve para explicar o princípio de funcionamento de um pára-raios?
- Na verdade, o pára-raios real está isolado da Terra como no experimento?


Qual seria a explicação:
A igrejinha não foi eletrizada por contato, uma vez que o canudo carregado não a tocou. Todavia, a aproximação do canudo a polarizou eletricamente por indução eletrostática, e devido ao poder de pontas, houve um acúmulo de cargas opostas ao canudo na ponta da agulha, estabelecendo-se assim, um grande campo elétrico entre o canudo e a agulha. Tal campo elétrico (quando canudo e ponta da agulha estavam distantes em aproximadamente 1cm) foi suficientemente intenso para ionizar o ar em volta, tornando-o condutor, pois, venceu a rigidez dielétrica do ar. Dessa maneira, houve passagem de carga elétrica do canudo para a igreja ou vice-versa, levantando, então, a tirinha de papel de bala.
Pode-se dizer que foi criado uma espécie de caminho elétrico entre canudo e agulha. E esse caminho só se efetivou a uma distância mínima de aproximadamente 1 cm.
Para que o modelo descrito no experimento represente o funcionamento de um pára-raios de verdade necessitaria ainda de um fio terra, que é o responsável por escoar as cargas elétricas para o solo, protegendo a igreja das descargas elétricas.