Para-raios e o poder das pontas

EDIÇÃO PARA PROFESSORES

Número 5

Em dia as CIÊNCIAS com NATURAIS
Eduardo Canto

Autor de Ciências Naturais, aprendendo com o cotidiano – Editora Moderna

Por que os para-raios são pontudos?
Há uma razão para a ruptura dielétrica ocorrer preferencialmente nas pontas.

© 2010 Eduardo Leite do Canto (www.professorcanto.com.br) – Venda proibida

Considere um condutor metálico esférico, em contato com o ar, portador de carga elétrica. Essa carga não passa para o ar porque ele é um dielétrico, ou seja, não é condutor elétrico. No entanto, se carga no condutor for muito alta (positiva ou negativa), o campo elétrico nas proximidades poderá atingir um valor suficientemente alto (em módulo) para provocar a formação de íons, ou seja, a ionização do ar. Nesse momento, o ar se torna condutor.
Vejamos como ocorre a ionização. Se a carga da esfera for positiva, ela atrai elétrons das moléculas de ar, arrancando alguns deles e criando íons positivos (cátions). Tanto os elétrons desprendidos, atraídos em direção à esfera, quanto os íons positivos, repelidos por ela, podem colidir com outras moléculas de ar, ionizando-as também. Esse é um processo em cadeia que amplifica o número de íons e subitamente torna o meio condutor de corrente elétrica (pela movimentação dos íons). Se, por outro lado, a carga na esfera for negativa, ela repele elétrons das moléculas de ar, podendo arrancar alguns deles e gerar íons positivos. Os elétrons ejetados, repelidos pela esfera, e os íons positivos, atraídos por ela, colidem com outras moléculas de ar, também desencadeando um processo que produz muitos íons e torna o meio condutor.
Cátion

++

+ – Elétron

+ + + + ++
+

Cátion

––

+ – Elétron

– – – – ––
–

A ionização de um dielétrico submetido a um campo elétrico muito intenso é denominada ruptura dielétrica e o potencial elétrico necessário para que isso ocorra é chamado rigidez dielétrica. Para o ar, a rigidez dielétrica é da ordem de