Garrafa de Leyden didática: é perigosa a descarga?

16 de março, 2026 às 14:29 | Postado em Eletricidade, Eletrostática

Sou professor  no Ensino Médio e costumo realizar algumas demonstrações de eletrostática com um gerador de Van de Graaf e uma garrafa de Leyden construída por um aluno com garrafa de água mineral (PET).

Pelo que pesquisei  a espessura do plástico deva ser 0,4mm. Por fora temos um papel alumínio de 12cm x 12cm.

O diâmetro da garrafa é de aproximadamente 7cm. Dentro temos um fio de cobre e uma solução de água e sal.

Em uma das atividades, carrego a garrafa e depois faço a descarga por meio de uma corrente de alunos que dão as mãos, o que gera um choque rápido perceptível em todos.

Pode ser vista neste  vídeo do Instagram..

Em uma de minhas turmas um dos alunos utiliza um implante coclear, por segurança pedi que não participasse da atividade.

Embora seja um experimento clássico em demonstrações de eletrostática, tenho refletido sobre as condições de segurança envolvidas, especialmente em relação à energia armazenada no capacitor e à corrente associada à descarga.

Gostaria de saber se existem orientações ou recomendações  sobre o uso desse tipo de demonstração com estudantes, ou se há limites sugeridos para capacitância/energia em garrafas de Leyden utilizadas em atividades didáticas.

Seria interessante uma discussão mais profunda sobre a intensidade da corrente que pode ser gerada nessa atividade e os riscos (baixos ou altos) a que os participantes são submetidos.

O que importa em uma descarga capacitiva de alta tensão não é apenas a intensidade da corrente (esta é usualmente muito alta mas dura um tempo muito curto) mas a energia eletrostática armazenada no capacitor antes da descarga. E a energia no capacitor (E_elet) depende da sua capacitância (C) e da ddp entre as placas (V).

A capacitância é dada por

C = K ε₀ A ∕ d,           (1)

onde K é constante dielétrica do PET (2,3),  ε₀  é a permissividade elétrica do vácuo (8,85 × 10^-12 F/m), A é área das placas (1,44 x 10^-2 m²) e d (4,0 x 10^-4 m) é a distância entre as placas. Substituindo-se os valores na equação 1 resulta em

C = 7,3 × 10^-1o F

ou

C =0,73 nano farads.

A energia elétrica armazenada no capacitor (E_elet) é dada por

E_elet = ½ C V²,      (2)

onde V da ddp entre as placas antes da descarga. A ddp entre as placas da garrafa de Leyden é da ordem de 10 kV, portanto alta tensão. Substituindo-se a capacitância e a ddp na equação 2 encontra-se

E_elet = 3,7 × 10^-2 J.

Esta energia será dissipada ao longo da “corrente de alunos interconectados pelas mãos”, essencialmente na região de contato da pele de um aluno com outro pois é ali que se concentra a resistência elétrica (o interior do corpo humano é um condutor excelente comparado com a pele seca).

Portanto para cada aluno da cadeia toca uma fração dessa quantidade de energia  de cerca de apenas 3,7 centi joules.

Ora, tal quantidade de energia não tem efeito nocivo em um humano, produzindo apenas uma beliscada na pele (local onde a energia é dissipada) e nada mais do que isso.

Para se obter efeitos fisiológicos importantes, por exemplo aqueles que acontecem com um desfibrilador cardíaco, é necessária uma descarga com energia da ordem de 100 joules (portanto 4 ordens de grandeza maior do que aquela armazenada na tua garrafa de Leyden). E nota que para que essa energia efetivamente seja transferida para dentro do corpo da pessoa submetida ao desfibrilador, a pele é umedecida com gel condutor.

Então a brincadeira de descarregar  tua garrafa de Leyden não representa risco devido à sua baixa capacitância. Os capacitores utilizados em desfibriladores, além de operar em alta tensão que pode chegar a 5k V, armazenam energia em capacitores com capacitância da ordem de 10 micro farad (1), 10 mil vezes maior do que a capacitância da tua garrafa de Leyden.

“Docendo discimus.” (Sêneca)