Eis algo que é parte indispensável de nossas vidas e que nos é quase completamente indiferente: os circuitos elétricos. Claro, esse desinteresse não se estende aos engenheiros elétricos ou aos eletricistas, profissionais ou amadores. Mas a verdade é que, para a maioria das pessoas, o que ocorre quando se acende uma lâmpada ou se põe uma bateria numa lanterna ou num iPod é um mistério. O prático não deixa de ser fascinante.
Circuitos elétricos são basicamente dispositivos em que cargas elétricas podem circular. Uma cachoeira é uma analogia simples: no caso, a força que impulsiona o movimento da água é a gravidade. A água, como qualquer fluido, é composta de moléculas. Essas moléculas têm massa e, portanto, são atraídas pela gravidade da Terra. A cachoeira, ou queda d'água, existe devido a um desnível no terreno (no leito do rio): o fluido cai em direção ao ponto mais baixo possível. Para que a água suba o rio é necessário uma bomba que trabalhe contra a força da gravidade. Podemos então imaginar um circuito fechado de água, onde a água que cai é bombeada rio acima.
Circuitos elétricos são como cachoeiras onde os elétricos circulam, tal qual a água de um rio |
Nos circuitos elétricos, o leito do rio é um fio ou outro material por onde passa uma corrente composta por tantas cargas elétricas que podemos também representá-las como um fluido: em geral, um bando de elétrons viajando pelo fio. Mas o que provoca o movimento dos elétrons? Não é a força da gravidade, mesmo que tenham massa. O movimento das cargas elétricas é causado pela força atrativa entre cargas opostas.
Tudo funciona como a força da gravidade: as coisas caem no chão porque são atraídas pela Terra; para que cargas fluam numa determinada direção num fio, criando uma corrente elétrica, têm de ser atraídas mais para um lado do que para o outro. Para isso, liga-se o início e o fim do fio aos pólos de pilhas ou outras fontes de energia elétrica. Os pólos criam uma "inclinação" elétrica, que provoca o movimento das cargas.
Pilhas têm dois pólos, positivo e negativo. Cargas elétricas negativas, como os elétrons, são atraídas pelo pólo positivo. Quando ligamos um fio aos dois pólos, fechamos o circuito: os elétrons no metal do fio fluem na direção do pólo positivo da pilha. Portanto, os dois pólos da pilha têm o mesmo papel que a inclinação no leito do rio. Aliás, quanto mais potente a pilha, isto é, quanto maior a diferença de voltagem entre seus pólos, mais rápido os elétrons fluem.
Mas a pilha funciona como uma bomba também, transportando cargas do pólo positivo ao negativo, permitindo assim que a corrente continue a fluir no circuito. Isso ela faz usando energia das reações químicas que ocorrem em seu interior, que essencialmente empurram os elétrons para o pólo negativo, permitindo que corram mais uma vez pelo fio de metal. (Aliás, se o circuito consistir apenas da pilha e fio, rapidamente a pilha descarrega.)
E as lâmpadas, por que acendem? Olhe uma bem de perto: o filamento nada mais é do que um fio, feito de tungstênio. Ao passarem pelo filamento, os elétrons chocam-se com seus átomos, fazendo-os vibrar. Essa energia extra recebida pelos átomos do filamento acaba sendo transformada em radiação, parte dela visível (a luz da lâmpada) e outra que sentimos como calor (radiação infravermelha). Cada vez que ligamos um interruptor, fechamos um circuito elétrico, dando início a essa intricada coreografia que ilumina nossas noites e enche nossas casas de música.
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