A eletricidade estática PB ou electricidade estática PE é a carga elétrica num corpo cujos átomos apresentam um desequilíbrio em sua neutralidade. O ramo da física que estuda os efeitos da eletricidade estática é a Eletrostática.
O fenômeno da eletricidade estática ocorre quando a quantidade de elétrons gera cargas positivas ou negativas em relação à carga elétrica dos núcleos dos átomos.
Quando existe um excesso de elétrons em relação aos prótons, diz-se que o corpo está carregado negativamente. Quando existem menos elétrons que prótons, o corpo está carregado positivamente. Se o número total de prótons e elétrons é equivalente, o corpo está num estado eletricamente neutro.
Existem muitas formas de “produzir” eletricidade estática, uma delas é friccionar certos corpos, por exemplo, o bastão de âmbar, para produzir o fenômeno da eletrização por fricção.
A electricidade nos diversos materiais
A eletricidade estática é o fenômeno de acumulação de cargas elétricas em um material qualquer, condutor, semicondutor ou isolante. No material isolante, este efeito é facilmente detectado devido à dificuldade de deslocamento de cargas; quando o material isolante é eletrizado, ou seja, de alguma forma sofre um desequilíbrio entre cargas positivas e negativas, a natureza tende a reestabelecer o equilíbrio, mas isso leva algum tempo, e durante esse intervalo o material é capaz de atrair ou repelir outros isolantes devido à força columbiana. Nos condutores, o desequilíbrio de cargas altera o potencial elétrico do material, isso faz com que surja uma diferença de potencial entre o material condutor eletricamente carregado e a Terra, cujo potencial é considerado absoluto (V = 0). Em conseqüência dessa diferença de potencial, podem ocorrer descargas elétricas a fim de reestabelecer o equilíbrio, só que nesse caso o deslocamento de cargas ocorre num tempo muito curto, podendo causar choques, faíscas, ruídos e outros fenômenos físicos capazes de provocar acidentes. Caminhões de produtos químicos precisam geralmente deseletrizar a carroceria com o auxílio de uma corrente jogada no chão, para que não ocorram acidentes devidos à eletricidade estática. Em semicondutores, as cargas acumuladas em um corpo podem alterar abruptamente a condutividade do material; em dispositivos semicondutores, esse efeito pode causar a queima do componente. Esse fato era muito comum antigamente nos componentes CMOS, mas esse problema já foi contornado.
Âmbar
O âmbar é uma resina semi-transparente fossilizada cuja cor é amarelada. Presume-se que seja proveniente de uma espécie já extinta de pinheiro. Os Paleontólogos freqüentemente encontram insetos pré-históricos quase intactos conservados dentro de pedaços de âmbar.. Quando posto em combustão, o âmbar exala um agradável aroma almiscarado.
Os gregos desde o século VI antes de Cristo esfregavam bastões de âmbar em tecido para atrair objetos leves tais como pequenos pedaços de palha, algodão entre outros. Tales de Mileto é tido como o primeiro a fazer experiências científicas com o âmbar no sentido de tentar explicar o fenômeno da atração.
William Gilbert (1544-1603), médico da rainha da Inglaterra Isabel I, foi quem introduziu a palavra “eletricidade”, esta foi derivada da palavra grega “elektron” que era o nome que os gregos davam ao âmbar.
Du Fay, em 1733, descobriu duas formas de eletricidade diferentes. vítrea (gerada a partir de substâncias, como o vidro), resinosa (originada de substâncias, como o âmbar).
Em 1753, John Canton, descobriu que o vidro produz as duas formas de eletricidade. Sua geração dependia do material onde o vidro era friccionado. Em função da descoberta as designações vítrea e resinosa ficaram obsoletas e foram substituídas por eletricidade positiva e eletricidade negativa.
Geração
Quando se fricciona o vidro com lã, este fica eletrizado positivamente. Quando o atritamos com flanela, sua polarização se torna negativa. No caso da resina, ao friccioná-la com lã, sua polaridade se torna negativa, atritando-a com uma folha metálica, a sua carga fica positiva.
A carga elétrica é uma propriedade da matéria. Todo átomo contém um núcleo, este é constituído de prótons cuja carga elétrica é positiva, e nêutrons, estes não possuem carga. Orbitante em torno do núcleo atômico está uma nuvem de elétrons de carga elétrica negativa.
Em função das polaridades opostas foram atribuídos sinais positivo e negativo às cargas elétricas. Aquelas que possuem o mesmo sinal de polarização se repelem, as de sinais diferentes se atraem.
Todos os corpos possuem cargas elétricas (positivas e negativas). Se um determinado material está em equilíbrio, é considerado sem carga, ou neutro. Assim, considera-se material eletrizado aquele que possui mais cargas de uma determinada polaridade do que outra.
Eletrização
Quando os objetos estão carregados, não importa a polaridade, estão eletrizados. A eletrização pode ocorrer por indução, contato e posterior separação entre dois materiais, ou atrito.
Para se criar eletricidade estática em laboratório, um bom exemplo é o conhecido Gerador Eletrostático de Van de Graaff. Casualmente podemos gerar eletricidade estática ao atritar um cobertor, roupa de lã, etc ao nosso corpo, também no caminhar, o contato e separação da sola de nossos calçados com o piso gera eletricidade estática.
É o processo pelo qual um corpo elétricamente neutro, adquire cargas elétricas.
Eletrização por Atrito
Pode-se eletrizar um corpo atritando-o á outro, fazendo com que um deles perca elétrons, e consequentemente deixando-o com carga elétrica (positiva ou negativa). A carga dos corpos eletrizados desse modo possuem carga de sinais opostos. Um exemplo é quando passamos um pente várias vezes no cabelo , o pente fica carregado,podemos perceber isso aproximando-o a pequenas particulas de papel. funciona com quaquer coisa de plastico que se esfrega no cabelo.
Eletrização por Contato
Ao se pegar um corpo eletrizado e encostá-lo em um neutro, este cede uma parte de sua carga ao corpo neutro, deixando-o com carga de mesmo sinal que o primeiro. Suponhamos que uma das esferas seja a esfera “A” e a outra, esfera “B”, digamos que a esfera “A” está eletrizada negativamente e a esfera “B” está neutro, ao entrarem em contato, os elétrons em excesso na esfera “A”, espalham-se pelo conjunto. Assim, “A” continua negativa, mas com um menor número de elétrons em excesso e “B”, que estava neutro inicialmente, eletriza-se negativamente. Logo, como as duas esferas estão eletrizadas com cargas de mesmo sinal elas se repelem saindo do contato. Mas, se considerarmos as esferas “A” e “B” como condutores de mesmas dimensões, após o contato eles terão cargas iguais.
(QA + QB)/2
Eletrização por Indução
Aproximando um corpo eletrizado de um corpo positivo, as cargas de sinais diferentes na área eletrizada se afastarão e o corpo ficará com suas cargas juntas pela sua área. O corpo fica neutro, porém se analisada cada área separadamente elas estarão com predominância de uma carga enquanto o corpo eletrizado estiver próximo.
Eletrização por Aquecimento ou Piroeletrização
Ao aquecermos determinados corpos, estes adquirem algum dos tipos possíveis de carga.A este tipo possível de eletrização chamamos Piroeletrização.
Geração
Um exemplo típico de geração casual de eletricidade estática em nosso corpo ocorre quando vestimos roupas de lã, etc. Um fator importante na geração de eletricidade estática é a umidade, pois quanto mais seco estiver o ar, mais facilmente a carga se desenvolve.
Influência em máquinas e equipamentos
Na aviação, a eletricidade estática é fator relevante à segurança das aeronaves. Um avião, por exemplo, após aterrissar necessita ser descarregado estaticamente, pois a tensão desenvolvida pode facilmente ultrapassar 250.000 volts.
Os helicópteros também precisam ser descarregados eletricamente, pois a carga eletrostática acumulada na fuselagem pode provocar centelhas e, conseqüentemente, explosões ao se aproximarem do local de aterrissagem.
Nos automóveis também ocorre a eletrização, quando estes são submetidos a grandes velocidades ao ar seco, podendo seus ocupantes ao sair ou entrar no veículo tomarem uma descarga elétrica. Há relatos de acidentes com incêndios em postos de abastecimento causados por centelhas devidas a descargas eletrostaticas durante o manuseio da bomba de combustível.
Em eletrônica, a eletricidade estática é objeto de estudo e pesquisa, pois muitos são os danos causados pela eletrização dos corpos e sua conseqüente descarga em equipamentos e componentes sensíveis, como por exemplo, placas-mãe de computadores, módulos de memória, etc.
Recentemente (2003), ocorreu um acidente que, presume-se, foi causado por uma centelha devida a uma descarga eletrostática num foguete brasileiro na base aeroespacial de Alcântara, cuja explosão causou a morte de diversos técnicos e engenheiros.
O estudo científico da eletrostática é dividido em três partes. São elas: atrito, contato e indução. O fenômeno eletrostático mais antigo conhecido é o que ocorre com o âmbar amarelo no momento em que recebe o atrito e atrai corpos leves.
Tales de Mileto, no século VI a.C., já conhecia o fenômeno e procurava descrever o efeito da eletrostática no âmbar. Também os indianos da antiguidade aqueciam certos cristais que atraiam cinzas quentes atribuindo ao fenômeno causas sobrenaturais. O fenômeno porém, permaneceu através dos tempos apenas como curiosidade.
No século XVI, Gilbert utilizou a palavra “eletricidade”, esta derivada da palavra grega elektron que era o nome que os gregos davam ao âmbar. Gilbert reconheceu que a propriedade eletrostática não era restrita ao âmbar amarelo, mas que diversas outras substâncias também o manifestavam, entre estas diversas resinas, vidros, o enxofre, entre outros compostos sólidos. Através do fenômeno da eletrostática nos sólidos, observou-se a propriedade dos materiais isolantes e condutores.
Otto von Guericke inventou o primeiro dispositivo gerador de eletricidade estática, este era constituído de uma esfera giratória composta de enxofre com o qual foi conseguida a primeira centelha elétrica através de máquinas.
Gray, em 1727, notou que os condutores elétricos poderiam ser eletrizados desde que estivessem isolados. Du Fay descobriu que existiam dois tipos de eletricidade, a vítrea, e a resinosa, a primeira positiva e a segunda negativa.
Petrus Van Musschenbroek em 1745 descobriu a condensação elétrica ao inventar a garrafa de Leyden, o primeiro capacitor, que permitiu aumentar os efeitos das centelhas elétricas.
Benjamin Franklin, com sua experiência sobre as descargas atmosféricas, demonstrou o poder das pontas inventando o pára-raios, porém foi Coulomb quem executou o primeiro estudo sistemático e quantitativo da estática demonstrando que as repulsões e atrações elétricas são inversamente proporcionais ao quadrado da distância, em 1785. Descobriu ainda o cientista, que a eletrização ocorrida nos condutores é superficial.
Os resultados obtidos por Coulomb foram retomados e estudados por Laplace, Poisson, Biot, Gauss e Faraday.
