{"id":597,"date":"2020-04-29T19:33:18","date_gmt":"2020-04-29T22:33:18","guid":{"rendered":"http:\/\/periciajudicial.zsistemas.com.br\/?p=597"},"modified":"2020-08-18T17:21:41","modified_gmt":"2020-08-18T20:21:41","slug":"como-funcionam-as-descargas-atmosfericas-da-raios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/periciajudicial.zsistemas.com.br\/index.php\/2020\/04\/29\/como-funcionam-as-descargas-atmosfericas-da-raios\/","title":{"rendered":"Como funcionam as Descargas Atmosf\u00e9ricas – DA (Raios)"},"content":{"rendered":"\n
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Indice:
\u00c1tomos e corrente el\u00e9trica<\/a><\/strong> <\/a>
As n\u00favens<\/strong><\/a>
Descargas atmosf\u00e9ricas (DA)<\/a><\/strong>
O princ\u00edpio de m\u00ednima a\u00e7\u00e3o<\/a><\/strong>
Princ\u00edpio da divis\u00e3o de corrente<\/a><\/strong> <\/a>
Lei de Coulomb e teorema de Gauss<\/a><\/strong>
Gaiola de Faraday<\/a><\/strong>
Sistema de Prote\u00e7\u00e3o de Descargas Atmosf\u00e9ricas (SPDA)<\/a><\/strong>
Corrente el\u00e9trica e a temperatura<\/a><\/strong><\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

\u00c1tomos e corrente el\u00e9trica<\/strong> <\/h2>\n\n\n\n

\u00c1tomo \u00e9 um sistema composto por el\u00e9trons, em suas camadas superiores, pr\u00f3tons e n\u00eautrons, em seu n\u00facleo, formador da mat\u00e9ria. Os \u00e1tomos \u201cabra\u00e7ados\u201d uns com os outros formam toda mat\u00e9ria conhecida pelo homem. Veja um exemplo da composi\u00e7\u00e3o do \u00e1tomo do cobre (Cu), um dos metais mais utilizados em condutores met\u00e1licos (fios para conduzir eletricidade):<\/p>\n\n\n\n

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Figura 01 \u2013 Composi\u00e7\u00e3o do \u00e1tomo de cobre (Cu) <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

O \u00e1tomo \u00e9 formado por el\u00e9trons, que giram em \u00f3rbitas bem determinadas em torno do n\u00facleo. este, por sua vez, \u00e9 constitu\u00eddo por pr\u00f3tons e n\u00eautrons, como ilustra a Figura 2.4.<\/p>

O pr\u00f3ton tem carga el\u00e9trica positiva, o el\u00e9tron tem carga el\u00e9trica negativa e o n\u00eautron n\u00e3o tem carga el\u00e9trica.<\/p>(CRUZ, 2020)<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

A condu\u00e7\u00e3o el\u00e9trica nada mais \u00e9 do que a transmiss\u00e3o de el\u00e9trons de um \u00e1tomo para outro. Isso pode ocorrer naturalmente, como s\u00e3o os casos das descargas atmosf\u00e9ricas, ou de forma induzida, artificial, que \u00e9 o caso das usinas hidrel\u00e9tricas geradoras de energia. Neste segundo caso, campos eletromagn\u00e9ticos gerados por eletro\u00edm\u00e3s ou por im\u00e3s, empurram os el\u00e9trons de um \u00e1tomo para outro, isto \u00e9, s\u00e3o induzidos a percorrerem um determinado caminho. A isto d\u00e1-se o nome de corrente el\u00e9trica<\/strong>. Quanto maior a pot\u00eancia do campo magn\u00e9tico maior ser\u00e1 a correria dos el\u00e9trons, portanto, maior ser\u00e1 a corrente el\u00e9trica.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 02 \u2013 Condu\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica a n\u00edvel at\u00f4mico. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Aplicando uma diferen\u00e7a de potencial em um condutor met\u00e1lico, os seus el\u00e9trons livres movimentam-se de forma ordenada no sentido contr\u00e1rio ao do campo el\u00e9trico, isto \u00e9, do potencial menor para o maior, como ilustra a Figura 3.10.<\/p>

Essa movimenta\u00e7\u00e3o de el\u00e9trons denomina-se corrente el\u00e9trica e \u00e9 simbolizada por I. Sua unidade de medida \u00e9 o amp\u00e8re [A].<\/p>(CRUZ, 2020)<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

Fontes:<\/p>\n\n\n\n

CRUZ, Eduardo Cesar Alves. Eletricidade b\u00e1sica: circuitos em corrente cont\u00ednua<\/strong>. 2 ed. S\u00e3o Paulo: \u00c9rica, 2020. <\/p>\n\n\n\n

SENAI-SP (Org.). FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE<\/strong>. S\u00e3o Paulo – SP: Senai-SP, 2015. p. 252. <\/p>\n\n\n\n

As nuvens<\/strong> <\/h2>\n\n\n\n

Nuvens s\u00e3o massas de ar compostas por aglomera\u00e7\u00e3o de gases, vapores e outros particulados. Tornam-se vis\u00edveis devido ao aumento de sua densidade, isto \u00e9, a aproxima\u00e7\u00e3o de v\u00e1rias part\u00edculas em um determinado espa\u00e7o, alteram a forma com que as luzes as atravessam (refra\u00e7\u00e3o) ou nelas se refletem (reflex\u00e3o).<\/p>\n\n\n\n

As nuvens Cumulonimbus (Cb) s\u00e3o conhecidas como nuvens de tempestades, pois s\u00e3o elas as respons\u00e1veis pelas DAs (Descargas Atmosf\u00e9ricas ou \u201craio\u201d). Quando se formam, por estarem em constante movimento, as cargas eletr\u00f4nicas tamb\u00e9m est\u00e3o em constante distribui\u00e7\u00e3o em seu interior. Por este movimento, pelo consequente choque de part\u00edculas, pela energia est\u00e1tica gerada nesse relacionamento particular, assim como outros fatores microf\u00edsicos, criam-se no interior das nuvens setores com cargas opostas, capazes de induzir movimenta\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica natural, isto \u00e9, gerar corrente el\u00e9trica que, partindo de um ponto ao outro, produz DA ou \u201craio\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Imagine um aglomerado de nuvens carregadas eletricamente se relacionando, deslocando umas entre as outras, cada uma com uma densidade diferente, com cargas opostas afastando e aproximando umas das outras. Essa \u00e9 a situa\u00e7\u00e3o ideal para a igni\u00e7\u00e3o das \u201csuper fagulhas\u201d chamadas popularmente de \u201craios\u201d. Quando os valores de cargas aumentam muito, atingindo fatores de milhares de Volts por cent\u00edmetro (V\/cm), inicia-se uma maratona eletr\u00f4nica do ponto de carga negativa com destino ao ponto de carga positiva, essa situa\u00e7\u00e3o pode gerar dezenas e at\u00e9 centenas de DAs dentro de uma mesma nuvem, de uma para outra ou de uma para o solo (terra). A seguinte figura ilustra basicamente como \u00e9 o funcionamento:<\/p>\n\n\n\n

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Figura 03 \u2013 Distribui\u00e7\u00e3o de carga no interior das nuvens. <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Fonte: <\/p>\n\n\n\n

POTIER, G.C. et al. F\u00cdSICA DOS RAIOS E ENGENHARIA DE PROTE\u00c7\u00c3O<\/strong>. 2. ed. Porto Alegre: ediPUCRS, 2010. 299 p. <\/p>\n\n\n\n

Descargas atmosf\u00e9ricas (DA)<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Descarga atmosf\u00e9rica (DA), popularmente chamada de \u201craio\u201d, \u00e9 basicamente uma condu\u00e7\u00e3o el\u00e9trica de um local para outro utilizando o ar como meio de transmiss\u00e3o, em parte do seu caminho. Da mesma forma que um condutor met\u00e1lico, como um fio ou cabo met\u00e1lico, popular e erroneamente chamado de \u201cfio ou cabo el\u00e9trico\u201d, conduz a energia el\u00e9trica em seu interior, outros meios de condu\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m podem transferir energia el\u00e9trica, como a madeira, a \u00e1gua, os gases, etc. Nesses meios de condu\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica encontramos uma determinada resist\u00eancia \u00e0 condutividade. Quando a resist\u00eancia \u00e0 condutividade el\u00e9trica \u00e9 alta demais, significa que os el\u00e9trons est\u00e3o colidindo com \u00e1tomos de baixa condu\u00e7\u00e3o, que consequentemente reduzem sua velocidade. Como o el\u00e9tron rec\u00e9m-chegado do \u00e1tomo vizinho est\u00e1 em alt\u00edssima velocidade, os el\u00e9trons desse \u00e1tomo s\u00e3o for\u00e7ados a descer algumas camadas eletr\u00f4nicas, o que gera f\u00f3tons, que em grande escala por sua vez gera uma imensa claridade \u201craio\u201d.<\/p>\n\n\n\n

Fontes:<\/p>\n\n\n\n

YANOFF, M.; DUKER, J.S. OFTALMOLOGIA. TRADU\u00c7\u00c3O POR MOSBY<\/strong>. 3.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011. p. 41. <\/p>\n\n\n\n

O princ\u00edpio de m\u00ednima a\u00e7\u00e3o<\/strong> <\/h2>\n\n\n\n

Uma regra natural da mec\u00e2nica cl\u00e1ssica, teoria proposta pelo fil\u00f3sofo, matem\u00e1tico e astr\u00f4nomo Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698-1759)<\/strong>, aperfei\u00e7oada pelo f\u00edsico, astr\u00f4nomo e matem\u00e1tico William Rowan Hamilton (1805-1865)<\/strong>, chamada princ\u00edpio da m\u00ednima a\u00e7\u00e3o<\/strong> ou princ\u00edpio do menor esfor\u00e7o<\/strong>, rege todos os atos f\u00edsicos e microf\u00edsico conhecidos atualmente. A teoria explica que os fen\u00f4menos naturais se resumem e se limitam ao menor esfor\u00e7o poss\u00edvel, isto \u00e9, toda a\u00e7\u00e3o ocorre com o menor consumo de energia e mais simples poss\u00edvel. Basicamente qualquer movimento c\u00f3smico conhecido prefere percorrer o menor caminho poss\u00edvel para sua conclus\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Pessimistas podem interpretar o princ\u00edpio da m\u00ednima a\u00e7\u00e3o como uma representa\u00e7\u00e3o da \u201cpregui\u00e7a c\u00f3smica\u201d, tentando evitar as consequ\u00eancias de maiores esfor\u00e7os. Otimistas interpretam como uma forma eficiente e eficaz da natureza agir sem consumir muita energia, isto \u00e9, economizando algo que poder\u00e1 ser utilizado em outros fen\u00f4menos e, exemplo a ser seguido pela humanidade.<\/p>\n\n\n\n

Um grande exemplo dessa teoria encontra-se na m\u00e1xima \u201co menor caminho entre dois pontos \u00e9 uma reta\u201d<\/strong>. Teoria comprovada na pr\u00e1tica pela queda livre de um corpo. Qualquer corpo liberado de uma certa altura, devido \u00e0s for\u00e7as gravitacionais, tender\u00e1 percorrer a reta mais curta at\u00e9 atingir o ch\u00e3o. Logicamente descartando outros fen\u00f4menos que possam interferir, como o vento por exemplo.<\/p>\n\n\n\n

As DAs, por serem fen\u00f4menos naturais, tamb\u00e9m seguem o mesmo princ\u00edpio. Lembrando que os \u201craios\u201d ocorrem de um ponto a outro, considerando nuvem e solo (terra) os dois pontos inicial e final, independentes da origem, \u00e9 poss\u00edvel afirmar que o percurso da corrente el\u00e9trica ser\u00e1 quase uma reta entre eles. Como no exemplo do par\u00e1grafo antecedente, existem fatores que podem interferir nessa afirmativa, como o vento, a humidade pontual relativa, entre outros, mas no geral a margem de erro da afirmativa pode ser desconsiderada, isto \u00e9, os \u201craios\u201d em sua quase totalidade atingir\u00e3o o ponto final percorrendo o caminho de menor resistividade.<\/p>\n\n\n\n

Diante de toda explana\u00e7\u00e3o discorrida at\u00e9 o momento \u00e9 compreens\u00edvel e comum encontrar afirma\u00e7\u00f5es como \u201co raio atinge sempre o ponto mais alto\u201d<\/strong> e \u201cum raio nunca cai no mesmo lugar\u201d<\/strong>. Ambas s\u00e3o afirmativas incorretas pelo simples fato de estarem incompletas, pois um \u201craio\u201d pode cair no mesmo lugar e sempre no ponto mais alto se, este for o caminho de menor resistividade entre os pontos de origem e destino.<\/p>\n\n\n\n

Fontes:<\/p>\n\n\n\n

LEMOS, A. Nivaldo. MEC\u00c2NICA ANAL\u00cdTICA<\/strong>. 2.ed. S\u00e3o Paulo: Livraria da F\u00edsica, 2007, p. 391.<\/p>\n\n\n\n

FREIRE JR, O.; PESSOA JR, O.; BROMGERG, JL., orgs. TEORIA QU\u00c2NTICA: Hist\u00f3ricos e implica\u00e7\u00f5es culturais<\/strong>. Campina Grande: EDUEPB; S\u00e3o Paulo: Livraria da F\u00edsica, 2011, 456 p.<\/p>\n\n\n\n

Princ\u00edpio da divis\u00e3o de corrente<\/strong> <\/h2>\n\n\n\n

O princ\u00edpio da divis\u00e3o de corrente<\/strong> baseia-se no princ\u00edpio do menor esfor\u00e7o<\/strong> da f\u00edsica. Primeiro a corrente el\u00e9trica tende a percorrer todos os meios condutores que encontrar pela frente, assim como a \u00e1gua de uma caixa d\u2019\u00e1gua tende a percorrer todos os canos ligados a ela. Segundo que a corrente el\u00e9trica prefere percorrer os caminhos de menor resist\u00eancia, isto \u00e9, grosseiramente explicando quanto mais espesso (grosso) for o fio, maior a atra\u00e7\u00e3o\/prefer\u00eancia \u00e0 corrente el\u00e9trica. Fazendo analogia ao caso da \u00e1gua, sai mais \u00e1gua em um cano espesso (grosso) do que um delgado (fino). Assim resume-se o princ\u00edpio da divis\u00e3o de corrente:<\/p>\n\n\n\n