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De onde vem tantos elétrons? Eles nunca acabam?

Boa Noite, eu não sou aluno da vossa universidade, mas tenho uma dúvida que corrói as minhas entranhas. Sabe-se que um campo magnético alternado no tempo produz um campo elétrico. E através deste princípio gera-se energia elétrica nos geradores, onde um imã gira perto de uma bobina, que nada mais é do que um fio enrolado. Se não estou enganado é dessa forma que funciona as bobinas geradoras de energia elétrica das usinas hidrelétricas. A minha dúvida é a seguinte se o campo magnético faz com que os elétrons do fio de cobre se movimentem em uma dada direção. Em algum momento os primeiros átomos do fio ficarão sem elétrons na camada de condução e na de valência, e com o passar do tempo, os demais átomos do fio também. Então, como eles repõem esses elétrons? Eles tiram dos gases da atmosfera, ou algo do tipo? Mas isso não deixaria a atmosfera em volta ionizada? De onde vem tanto elétron? Porque para mim uma hora eles iriam acabar e o fio de cobre deveria ser trocado.

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Um modelo para as cargas livres em condutores (elétrons em condutores metálicos, íons positivos e negativos em soluções iônicas, …) é o de um circuito hidráulico fechado: a água dentro do circuito (análogo às cargas livres) pode circular graças a uma bomba hidráulica (análoga à fonte elétrica). A quantidade de água dentro do circuito é conservada, não se altera, enquanto a água circula.

Este tema foi tratado em algumas outras postagens do CREF:

Para onde vão os elétrons?

Elétrons consumidos?

Efeito termoiônico: como acontece e para onde vão os elétrons?

Pareces manifestar uma concepção alternativa sobre a condução elétrica e o papel das cargas livres nos condutores, tratada no artigo Um teste para verificar se o respondente possui concepções científicas sobre corrente elétrica em circuitos simples (disponível no ResearchGate). A tabela 1, retirada do referido artigo, apresenta a concepção científica sobre corrente elétrica em contraposição com concepções alternativas. Vide também a postagem Sentido da corrente elétrica.

concep_corrente

“Docendo discimus.” (Sêneca)

Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 1234.


19 comentários em “De onde vem tantos elétrons? Eles nunca acabam?

  1. Ricardo Henrique Bovo Silva disse:

    Sei que este post está aqui a muitos anos (e de alguma maneira eu vim parar aqui). Respondendo a questão de uma forma mais simples, precisamos entender que os elétrons não deixam seu átomos e simplesmente vão embora. A corrente elétrica ocorre em um sistema fechado, ou seja, os elétrons circulam em um circuito, portanto os átomos não ficam sem elétrons.
    Em um metal condutor, quando seu circuito está aberto, os elétrons da camada de valência (o “mar de elétrons”) realizam movimentos desordenados (ver características da ligação metálica). Quando o circuito é fechado, estes elétrons passam a realizar um movimento ordenado (circulando dentro do circuito – desculpe a redundância, rsrsrs), devido a uma DDP.

    • Dries Van disse:

      Muito obrigado! A adição do seu comentário à explicação do professor foi muito boa. Não fui o responsável pela pergunta lá do início, mas vim parar nesse fórum, assim como você, coincidentemente próximo da data em que você caiu aqui também. Minha curiosidade veio a respeito das descargas elétricas do sistema respiratório, enviadas pelo bulbo. “E os átomos do bulbo nunca se esgotam de elétrons?” pensei. Mas agora compreendo que, muito provavelmente, os elétrons que ele movimenta não vêm dele próprio, mas sim de um sistema de circuito, por onde os elétrons circulam ordenadamente, sendo, portanto, repostos. De novo, muito obrigado!

    • Marcelo Roberto de Lima disse:

      Ainda tenho uma dúvida: E quando a corrente sai do gerador e é drenada para a terra? Ou seja, como que os elétrons retornam ao gerador? Obrigado!

  2. Leonardo Potela disse:

    Tive a mesma curiosidade, e ao pesquisar encontrei alguém com a mesma duvida que eu. Porém um circuito fechado ainda possui um consumo de corrente correto? Uma lâmpada ligada a um circuito não esta de certa forma transformando elétrons em fótons? Em dado momento esses tais elétrons não deveriam se esgotar?

    • Fernando Lang disse:

      Não há transformação de elétrons em fótons! Há transformação de energia elétrica em outras formas de energia, luminosa, térmica, mecânica, … Além disso não há consumo de corrente assim como não há consumo de água em um moinho ou usina.

  3. LUIZ J. MELLO disse:

    Minha grande dúvida não é no ‘transito” dos elétrons em mas na geração na usina onde o cobre utilizado durante sua vida útil é trocado e pelo me consta ele perde massa assim como no seu uso final num motor onde tem que ser trocado pela mesma razão.
    Obs: Sou leigo mas muito curioso pois me parece que esse cobre utilizado é consumido mas segundo Lavosier: “Na Natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma”.
    Att

    • Fernando Lang disse:

      Elétrons não são gerados! Os elétrons existem nos condutores metálicos e o que a usina faz é apenas colocá-los em movimento, produzindo uma corrente elétrica. Vide mais em Elétrons consumidos?.

      As razões para se trocar a fiação elétrica absolutamente nada tem a ver com produção ou consumo de elétrons. Tem a ver, por exemplo, com a perda do isolamento do condutores e outras formas de deterioração da fiação.

  4. エンリケ disse:

    Estou aprendendo sobre mecânica e vim parar aqui.. deixem me ver se eu entendi .. os eletróns do cobre atravessam o proprio fio de cobre de forma ordenada pelo circuito fechado , por causa do campo magnético dos imãs.?..

  5. Alisson disse:

    Prof. Fernando, obrigado por suas respostas e obrigado também a outros amigos que responderam.
    Verifiquei as indicações do Sr. para o “teste” de concepções científicas a respeito da corrente elétrica e achei muito interessante. Como previsto e acredito que seja com a maioria das pessoas, tenho conceitos errados quanto ao assunto.
    Se não for um abuso, o Sr. teria a explicação de cada questão do teste?
    Muito obrigado!

    Alisson.

  6. JOABE BERNARDES VIEIRA disse:

    Bem, essa questão também me intriga. O gerador numa usina hidrelétrica possui um estator ( cobre enrolado em fios), no gerador que, com o movimento do eixo da turbina ( energia cinetica), produz um campo magnético que permite uma corrente elétrica, ou seja, a movimentação dos elétrons do estator pata a rede elétrica. Mas, observa se que o estator tem q ser trocado periodicamente, pois apesar de fluxo em sistema fechado, há perdas no sistema!

    Ou seja, quando esgotar as fontes de cobre, teremos o fim da energia elétrica como conhecemos…

    • Fernando Lang disse:

      Perdas de energia acontecem em qualquer circuito entretanto a carga se conserva!

    • Geifson Santiago disse:

      Há dois princípios plenamente pacificados no comportamento do universo: não existe esgotamento de energia nem de matéria pois a quantidade desses entes é constante embora estejam em permanente transformação, além disso, sob a ótica da mecânica quântica há uma relação tão íntima entre energia e matéria que ambas se confundem.
      O que pode existir, isto sim, é chegarmos a um estágio em que a transformação da matéria e das formas de energia aconteça em um ritmo insuficiente para satisfazer a crescente demanda por energia.

  7. Benedito Anderson disse:

    Não tenho muita certeza de como vim parar aqui, mas que bom que vim. Finalmente suponho que entendi essa ideia da corrente elétrica. Eu ficava em dúvidas, tipo, “ué, então no caso de um metal condutor os átomos se movem juntamente aos elétrons? Já que nenhum átomo fica sem elétrons?”. Mas pelo o que entendi, há apenas uma “troca de elétrons” entre os átomos presentes, e por isso não ficam sem. Num circuito fechado essa “troca” é ordenada, mas em um circuito aberto ela é desordenada, mas sempre os átomos estão com seus elétrons, não necessariamente aqueles que tiveram há um segundo. Espero ter entendido corretamente…

    • Ricardo Henrique Bovo Silva disse:

      É isso mesmo. Precisamos entender que o estudo de condução elétrica é muito amplo e envolve muitas áreas da ciência: Física (nos explica como uma diferença de potencial “chama” os elétrons), Química (a ligação metálica e sua funcionalidade é fundamental para formação de um condutor) e até Biologia (como a condução elétrica realizada no sistema nervoso e a forma de contração de um músculo).

  8. Rogério disse:

    Cheguei hoje aqui, devido à essa mesma dúvida. Finalmente, esclarecida…. pelo que entendi, o circuito fechado não absorve infinitamente novos elétrons do meio à sua volta, mas apenas faz movimentar os elétrons já contidos no circuito. Me fez pensar numa analogia à um sistema de lubrificação de um motor à combustão, por exemplo, onde a quantidade de óleo é sempre a mesma, no entanto, a bomba faz esse óleo circular pelos diversos pontos de lubrificação do motor e depois retornam ao reservatório (cárter), onde será sugado novamente pela bomba e reinjetado no circuito….

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