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Princípio de Funcionamento das Lâmpadas de Descarga

Quando o circuito da lâmpada fluorescente é alimentado, o starter abre e fecha, criando pulsos amortecidos de alta tensão e de alta freqüência que dão inicio ao processo de ionização do gás. Com o aparecimento de pares íons/elétrons que são atraídos pelos respectivos eletrodos, temos impactos que liberam novos elétrons.

O reator é um indutor de elevado valor que funciona em conjunto com o starter. O starter típico é formado por um capacitor em paralelo com uma pequena lâmpada a néon que leva em seu interior um interruptor de lâmina bimetálica.

Ocorre então um efeito de "avalanche" que acaba por ionizar todo o gás que, então, se torna condutor. Nessas condições (gás conduzindo), ocorre uma brusca queda de tensão e o starter é "colocado fora de ação" e deixa de funcionar, passando toda a corrente, agora, pela lâmpada.

Todo starter para lâmpadas fluorescentes tem no interior uma lâmina bimetálica e uma pequena quantidade de gás néon. Quando se aplica os iniciais 110V a condução gasosa pelo néon inicia (a tensão mínima de ionização do néon é cerca de 80V); essa corrente passando pelo bimetal o aquece (efeito Joule), ele enverga e encosta no outro terminal, fechando o circuito para o filamento da lâmpada fluorescente.

Quando o bimetal esfria ele abre os contatos dentro do starter e nessa fase ocorre a auto-indução no reator elevando a tensão para cerca de 450V e, com isso, iniciando a ignição da lâmpada. Com a corrente principal estabelecida, a tensão entre terminais da lâmpada fluorescente e starter (circuito paralelo) cai abaixo dos 80V. A lâmpada permanece acesa mas, o néon do starter não conduz, o filamento permanece desligado.

A ionização tem como efeito principal uma emissão de radiação que se concentra principalmente na faixa ultravioleta do espectro. Essa radiação incide no revestimento de fósforo da parede interna do tubo e esse, por sua vez, a converte em luz visível.

A luz de uma lâmpada de descarga é produzida pela excitação de um gás (vapor de metal ou uma mistura de diversos gases e vapores) dentro de um tubo de descarga.

Para se estabelecer uma descarga elétrica através de um gás, uma certa voltagem mínima - a voltagem de partida - é necessária. Após a ignição a corrente aumenta devido a formação desobstruída de uma descarga de elétrons pela ionização.

Esta corrente irá tornar-se perigosamente elevada caso não houvesse resistência suficiente, externamente ligada em série (o reator) no circuito da lâmpada. No caso da corrente ser suficientemente limitada, uma condição estável é criada e a descarga torna-se auto-suficiente.

As lâmpadas de descarga mais comuns são as fluorescentes, de forma tubular, que funcionam com descarga em baixa pressão de mercúrio. Por suas vantagens, como longa vida, eficiência e economia no consumo de energia, tais lâmpadas são amplamente utilizadas na iluminação interna industrial e residencial.

Princípio de Funcionamento das Lâmpadas Incandescentes

A lâmpada incandescente produz luz por meio de um filamento aquecido pela passagem de corrente elétrica.

Quanto maior a temperatura do filamento, maior será a produção de energia radiada na região visível do espectro e maior a eficácia da lâmpada.

O filamento utilizado nas lâmpadas incandescentes atuais é feito de tungstênio. O tungstênio tem um ponto elevado de fusão e uma baixa taxa de evaporação. Assim, pode atingir temperaturas maiores de operação e consequentemente maior eficácia do que se poderia obter com outros metais.

Um aumento da eficácia luminosa é obtido espiralando-se o filamento. O filamento duplamente espiralado (o que aumenta mais ainda a eficácia e reduz o tamanho do filamento) é hoje usado em muitos tipos de lâmpadas incandescentes. Um filamento espiralado apresenta uma superfície efetiva menor para o gás. A perda de calor por condução e convecção é reduzida.

Enchendo-se o bulbo com um gás inerte a evaporação do filamento é reduzida, consequentemente, a temperatura de funcionamento do filamento poderá ser maior. Nitrogênio e argônio são os gases mais comumente usados.

Criptônio é um gás inerte que causa menor perda por condução e convecção, porém pelo seu alto custo, até agora foi usado somente em certas lâmpadas especiais.  

 

O Choque Elétrico

Para que haja corrente elétrica é preciso que haja tensão. As duas aparecem simultaneamente atendendo a lei de Ohm. Comportando-se o corpo humano como um resistor, sempre que este for submetido a uma tensão elétrica, haverá nele corrente elétrica. Assim, se encostarmos as mãos nos terminais de uma tomada de 100V, sentiremos um choque elétrico, enquanto que, se colocarmos as mãos, uma em cada borne, de uma bateria de um carro, não sentiremos choque. A explicação é simples: a resistência do corpo humano é, em média, de 2000W, e nosso corpo só começa a sentir choque elétrico para correntes acima de 10mA. Portanto, no 1º caso teremos I = 100/2000 = 55mA enquanto que no 2º caso teremos I = 12/2000 = 6mA.

Um pássaro pousando na rede de alta tensão não sente choque em virtude de estar com os pés no mesmo fio, ou seja, praticamente no mesmo potencial, pois o fio é um bom condutor, não havendo, portanto, corrente no seu corpo, embora no fio possa haver centenas de ampères.

Uma situação muito comum, é quando um ferro elétrico ou um refrigerador está causando choque. Para solucionar esse problema, costuma-se inverter o plugue da tomada. A explicação é simples: nas tomadas de 110V, apenas um fio "dá choque" é o chamado fio fase ou fio "vivo"; o outro (chamado de neutro) é ligado à terra de modo que, quando nele tocamos, estando com os pés no chão, não há passagem de corrente já que os pés e as mãos estão no mesmo potencial. Assim, se o ferro estava "dando choque" é porque o fio fase devia estar desencapado em algum ponto e em contato com a parte metálica do ferro, invertendo o plugue, o fio em contato com o ferro passou a ser o neutro. Entretanto, o problema técnico, a rigor, não foi solucionado.

Outra situação importante é ilustrada na figura animada a seguir, onde temos uma fonte de tensão contínua e igual a 20kV e nela colocaremos em série com o corpo humano uma dada resistência. É importante alertar que no caso onde há uma resistência em série de 4MW ocorre um fenômeno que a lei de Kirchhoff não prevê, que é chamado choque eletrostático. Assim, enquanto a fonte está em aberto, existe uma tensão de 20kV em seus extremos que cai bruscamente para 10V apenas quando o circuito é fechado pelo corpo da pessoa. No intervalo dessa queda brusca, ocorre o choque eletrostático, que não é dos mais perigosos, em virtude de atuar durante um intervalo de tempo muitíssimo curto. Portanto, o perigo de um choque elétrico não depende só da intensidade de corrente mas também da duração do choque. Experiências realizadas mostraram que o limite de corrente suportável pelo corpo humano obedece à fórmula empírica:

Onde t é a duração do choque em segundos.