Lá no átomo

Lembrando as aulas de ciências da escola, todo corpo é formado por átomos. Os átomos são formados por um núcleo, com prótons e nêutrons, rodeado por elétrons. Os prótons são positivos, os elétrons são negativos e os nêutrons são neutros (dã). Lembrando também aquela regra de ouro que diz que “os opostos se atraem”, cargas positivas atraem cargas negativas e vice-versa.

Peguemos agora uma barra de ferro, que também é formada por átomos e que estão cheios de elétrons. Alguns desses elétrons (os da última camada) ficam pulando de um átomo para o outro da barra de ferro. São os chamados elétrons livres. Quando um elétron pula de um átomo A para um átomo B, o A fica com falta de elétrons e o B com excesso, fazendo com que o átomo A fique carregado positivamente (por ter mais prótons que elétrons) e que o átomo B fique carregado negativamente (por ter elétrons demais). Assim, os elétrons que estão pulando na vizinhança serão atraídos pelo átomo A da mesma forma que serão repelidos pelo B. Esse movimento é aleatório e sempre que um átomo perde um elétron ele ganha outro do vizinho, de forma que os átomos fiquem o tempo todo “trocando figurinhas”.

Coloque agora um pacote de átomos carregados positivamente próximo a uma extremidade da barra de ferro – chamemos de extremidade P –  e na outra – extremidade N – coloque outro pacote de átomos, carregados negativamente (com excesso de elétrons). Na extremidade (ou pólo) N os elétrons livres da barra serão repelidos pelos átomos negativos do pacote e vão se afastando da extremidade. De forma semelhante, o pacote de átomos positivos do pólo P vão atrair os elétrons que estão sendo repelidos pelo polo N. O resultado disso é um fluxo de elétrons do pólo negativo para o pólo positivo da barra. Eventualmente, todos os elétrons em excesso do pacote N vão chegar no pacote P. Com isso, os dois pacotes passam a ter a mesma quantidade de prótons e elétrons, ficando neutros. Desse jeito, ninguém atrai nem repele ninguém, cessando o fluxo. É o que acontece quando uma bateria descarrega.

Na bateria, os pacotes – positivo e negativo – são os pólos da bateria. A barra de ferro seria o condutor, que é por onde flui a eletricidade. Em aplicações práticas, essa barra de ferro seria um carrinho a pilha ou um lâmpada, por exemplo.

É por isso que todo equipamento elétrico possui dois fios: um pra cada polo.

Tensão elétrica (voltagem)

Vamos agora colocar um pacote maior de átomos positivos e negativos nas extremidades da barra de ferro. Com isso, a repulsão e atração se dará com mais “força”. O pacote positivo tem maior potencial de atrair elétrons da mesma forma que o negativo tem maior potencial de repelir. À essa diferença de potencial (ddp) se dá o nome de tensão elétrica ou voltagem e a sua unidade no SI é o volt (V).

Uma analogia que eu sempre faço da tensão elétrica é com pressão de água na tubulação. Se você tiver um recipiente cheio de água ligado por uma mangueira com uma torneira fechada a outro recipiente vazio você terá “energia potencial” para fazer fluir água do recipiente cheio para o vazio. Não terá nenhum trabalho porque a torneira está fechada, mas você tem potencial de produzir trabalho.

Corrente elétrica (amperagem)

Ao fluxo de elétrons indo do pólo negativo para o positivo é dado o nome de corrente elétrica (ou amperagem) e é medido em amperes (A).

Se você abrir a torneira dos recipientes da analogia anterior, a água vai fluir do recipiente cheio para o vazio. Se você colocar mais água no recipiente cheio, a pressão (tensão) em seu fundo será maior e, portanto, a vazão (corrente) na mangueira será maior.

Formas de eletricidade

Numa bateria, um polo sempre possui potencial positivo e o outro, negativo – falta e excesso de elétrons, respectivamente. Desta forma, quando você liga uma pilha, a corrente flui de um polo específico ao outro. Sempre. Convencionalmente, diz-se que a corrente vai do positivo para o negativo, mas, na vida real, os elétrons vão do negativo para o positivo.

Como a corrente flui continuamente do positivo para o negativo, essa forma de eletricidade é conhecida como corrente contínua, CC ou DC (direct current).

Outra forma de se obter energia elétrica é através da excitação de um condutor por um campo magnético. De um jeito que todo mundo entenda, significa você ficar girando um ímã perto de um monte de metal. Quando o polo positivo do ímã se aproxima do metal, ele atrai os elétrons para uma extremidade e quando o polo negativo está próximo, ele afasta os elétrons para o outro lado. Assim, os elétrons ficam indo de um lado para o outro do bolo de metal (na verdade, esse monte de metal é formado por fios enrolados em forma de bobina). Esse é o princípio do gerador elétrico.

A ruma de metal se transforma em uma pilha gigante, que uma hora está positiva de um lado e negativa do outro e, em seguida, o lado que era positivo fica negativo e o que era negativo fica positivo, alternadamente.

Se você criar um caminho (condutor) entre os polos dessa pilha, a corrente fluirá em um sentido, em seguida, no outro sentido. Essa é a chamada corrente alternada, CA ou AC (alternate current).

Enquanto a corrente contínua utiliza os termos positivo e negativo para se referir aos seus polos, na corrente alternada, os polos são chamados de fase e neutro.

Na casa da gente, a eletricidade que chega do poste é alternada. A seguir, eu detalharei a instalação elétrica residencial padrão no Brasil e falarei sobre os seus principais elementos.