Eletroscopia

As leves cócegas que uma pessoa sente ao tocar na tela de um televisor ou a sensação de eriçamento dos cabelos ao penteá-los têm como causa a eletricidade estática.

Eletroscopia é a disciplina que estuda os fenômenos eletrostáticos, produzidos por cargas elétricas em repouso. Os instrumentos empregados para estudá-los são os eletroscópios.

Eletrização. O processo de desenvolvimento de cargas elétricas estáticas em determinado meio, chamado eletrização, é um fenômeno muitas vezes natural, e tem diversas causas. A própria composição das substâncias, constituídas de átomos cujos elétrons circulam em redor do núcleo com relativa liberdade de movimento, motiva a existência de fenômenos elétricos espontâneos.

De modo geral, os elétrons estão fortemente ligados aos núcleos atômicos. Sob determinadas condições, no entanto, escapam de sua influência e distribuem-se no corpo que os contém sem excessivas restrições a seu deslocamento. Se o meio permite livre e completa circulação de elétrons em seu interior, trata-se de um condutor; em caso contrário,  é definido como isolante. Enquadram-se no primeiro grupo os materiais metálicos e o corpo humano, enquanto o âmbar, a seda, a parafina, a borracha, os plásticos e a porcelana são algumas das substâncias isolantes mais difundidas.

O mais antigo procedimento científico para a eletrização dos corpos foi o atrito, através do qual se produz um desequilíbrio das forças elétricas no interior do material e uma redistribuição das cargas, as quais, em determinadas condições, se transmitem de um corpo para outro e provocam eletrização permanente.

Nesse sentido, foi experimentalmente comprovada a existência de dois tipos de cargas elétricas, denominadas, por convenção, positiva e negativa, conforme o meio em questão possua, respectivamente,  um déficit ou excesso de elétrons, levando-se em conta que o número de prótons e elétrons em um corpo sem carga elétrica (neutro) deve ser igual. Da mesma forma, verificou-se que cargas de mesmo sinal se repelem, enquanto que as de sinais opostos se atraem.

A magnitude das forças elétricas de atração ou repulsão é determinada pela lei de Coulomb, proposta no fim do século XVIII pelo físico francês desse nome. Segundo ela, esse valor seria diretamente proporcional à quantidade de carga elétrica associada e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas. Os movimentos de cargas elétricas constituem o resultado de tais forças e são os responsáveis pelo estabelecimento das correntes elétricas.

Eletroscópio. O dispositivo mais simples empregado para se verificar se um corpo está ou não carregado eletricamente denomina-se eletroscópio. Seu modelo clássico consiste de duas lâminas muito finas e originalmente feitas de ouro, suspensas por um fio condutor e colocadas dentro de um recipiente protetor de vidro. Quando se encosta a outra extremidade do fio a um corpo carregado, as duas lâminas adquirem carga de mesmo sinal e repelem-se.

O afastamento das folhas varia diretamente conforme a carga e a diferença de potencial que se estabelece de acordo com uma lei complexa. Por isso um eletrômetro baseado nesse princípio precisa ser aferido em várias tentativas. Aumentou-se a sensibilidade do instrumento pela substituição das placas por fios de quartzo muito finos recobertos de prata ou platina para se tornarem condutores. Quando descarregados, os fios ficam paralelos; quando carregados, a repulsão obriga-os a curvar-se. Sua curvatura pode ser observada com uma lupa.

O eletroscópio pode adquirir eletricidade permanente ao entrar em contato com um corpo condutor carregado, ao mesmo tempo que esse tipo de eletrização por condução pode ser eliminada ao conectar-se o sistema à terra, considerada sempre eletricamente neutra. Um eletroscópio permanentemente carregado serve para determinar os sinais de corpos portadores de cargas desconhecidas. Os eletrômetros de precisão baseiam-se nos mesmos princípios que regem o funcionamento dos eletroscópios e são capazes de avaliar o valor da carga elétrica de um corpo.

Os eletroscópios condensadores, empregados na detecção de correntes elétricas, e os meteorológicos, que captam os índices de eletricidade estática do ar, constituem outras duas importantes variedades de dispositivos baseados em fenômenos eletrostáticos.

Aplicações. As técnicas eletroscópicas possuem  grande número de aplicações em estudos científicos, e eletroscópios de alta sensibilidade são usados para detectar fenômenos radioativos. Também é notável seu emprego na proteção de instrumentos delicados contra campos elétricos externos e na eliminação da eletricidade estática nas indústrias têxtil e de papel, entre outras. Os fundamentos da eletroscopia, além disso, são empregados na construção de fontes eletrostáticas de alta tensão, em experiências de física nuclear.