A verdade sobre a eletricidade que as escolas nos escondem

Toda vez que você liga uma torradeira ou carrega seu telefone, usa a velocidade da luz —300.000 quilômetros por segundo. Você poderia viajar ao redor do globo 10 vezes em apenas 1 segundo a essa velocidade. Uma viagem da Terra à Lua levaria o mesmo tempo. E a viagem da Terra ao Sol levaria cerca de 8 minutos. E essa é a velocidade na qual você recebe uma corrente elétrica em sua tomada. Agora, jogue fora todos os seus livros de física do ensino médio, porque tudo que nos ensinaram sobre eletricidade é falso. Eles dizem que uma corrente elétrica é o fluxo de partículas carregadas — elétrons. Esqueça isso. Na verdade, eles nem se movem. Vamos olhar para um condutor com uma corrente. É assim que os elétrons realmente se comportam. É como uma onda do mar. Eles são atraídos um pelo outro e depois retornam aos seus lugares.

Mas ainda obtemos a energia de que precisamos através dos campos elétricos e magnéticos que se formam ao redor do condutor de corrente. Vamos pegar o circuito mais simples — uma bateria e uma lâmpada. Um fio conecta o “negativo” da bateria à lâmpada; o outro fio volta para o “positivo” da bateria. Quando o circuito está ligado, uma corrente elétrica flui da bateria para a lâmpada e depois volta para a bateria. Mas se os livros estivessem certos, a lâmpada não acenderia, porque o fluxo de partículas carregadas (elétrons) agora estaria se movendo na direção oposta da lâmpada. Agora vamos olhar para os campos neste sistema simples. As linhas vermelhas são o campo magnético. Sempre aparece em torno de um condutor com corrente elétrica. As linhas verdes são o campo elétrico. Ele aparece em torno de cada carga elétrica.

Coloque sua mão de modo que seus dedos fiquem posicionados na direção do campo elétrico. Agora, dobre-os na direção do campo magnético. Seu polegar aponta na direção do fluxo de energia — da bateria para a lâmpada. Agora, vamos fazer a mesma coisa, na seção da lâmpada para a bateria. Dobre os dedos da mão direita e... Voilà! Seu polegar ainda está apontando na direção da lâmpada; só que está de cabeça para baixo. É por isso que a lâmpada está funcionando. A energia ainda está indo da fonte para o consumidor. É exatamente assim que a eletricidade é transportada na velocidade da luz através do fluxo de energia. Outra prova de que os elétrons não fluem diretamente da usina para a tomada são os transformadores.

Essas são as caixas ou barris que você vê nas linhas de energia. Dentro delas, há duas bobinas que não se tocam. Os elétrons não saltam de uma bobina para a outra. Quando uma corrente elétrica passa por uma bobina, cria um campo magnético ao seu redor. Este campo magnético cria uma corrente elétrica na bobina oposta, e assim, transforma a corrente elétrica de alta tensão na corrente que você tem em sua tomada. É por isso que esses dispositivos são chamados de transformadores. Agora, vamos ver como criar uma corrente elétrica do zero. Você precisará usar geradores. Embora pareça uma tecnologia complicada, pode ser simplificada usando um ímã e uma bobina. Tudo o que você precisa fazer é girar o ímã dentro das bobinas. O movimento constante do campo magnético criará uma corrente elétrica. Você também pode fazer o oposto — mover as bobinas ao redor do ímã. As pessoas produzem a maior parte da eletricidade do planeta usando esses geradores. Apenas as maneiras como os geradores giram diferem. O gerador mais comum do mundo precisa de vapor.

Primeiro, você precisa de carvão ou gás. Você queima o combustível e aquece a água. A água se transforma em vapor e passa por tubos especiais até uma turbina. Essa coisa com um monte de lâminas parece um motor de avião, e opera em um princípio semelhante. O vapor passa por todas essas pás e faz a turbina girar a uma velocidade incrível. A turbina então faz o gerador girar. O ímã gira entre as bobinas como um louco. Tudo o que resta a fazer é conectar alguns fios às bobinas e você obterá uma corrente. Então, o vapor passa por essas chaminés gigantes — torres de resfriamento. As nuvens de fumaça que saem delas, não são realmente fumaça, mas vapor. Geralmente chove artificialmente dentro dessas torres. Quando as gotas de água entram em contato com os tubos que transportam o vapor quente da turbina, a chuva evapora. O vapor resfriado nos tubos se transforma em água, depois aquece novamente, se transforma em vapor, gira a turbina e assim por diante.

As usinas nucleares também criam vapor para girar turbinas. No entanto, elas não precisam de combustível, pois usam energia nuclear. Elementos pesados se decompõem em uma reação em cadeia controlada, liberando uma quantidade colossal de energia na forma de calor. Pegamos esse calor e o transferimos para a água. Você sabe o que acontece depois. A água se transforma em vapor, gira a turbina, passa pela torre de resfriamento e volta para o reator. Mais uma vez, tudo para girar o gerador. Temos maneiras mais ecológicas de produzir eletricidade — turbinas eólicas. O vento gira lâminas gigantes. Isso, por sua vez, gira um gerador dentro da turbina eólica. Ta- da! A eletricidade está pronta para consumo! O lado negativo, è que esse método precisa que o vento seja constante. Se o tempo estiver calmo, sua TV pode desligar no pior momento possível.

As turbinas eólicas também são difíceis de manter, porque é necessário enviar alguém até a altura de um prédio de 22 andares. Às vezes, o sistema de frenagem de uma turbina eólica quebra e as pás começam a girar loucamente até quebrarem. Outra opção são as usinas hidrelétricas. Aqui usamos um forte fluxo de água. Às vezes, é o fluxo natural de um rio, mas na maioria dos casos, cachoeiras são feitas pelo homem, como a Represa Hoover. Na bacia acima, a água tem muita energia potencial. A barragem se abre e um poderoso fluxo de água flui através de um túnel dentro dela. A turbina produz eletricidade e a envia para as linhas de energia. A água então continua seu caminho pelo rio.

Às vezes, as usinas hidrelétricas operam sem esses rios gigantes. Elas criam seu próprio abastecimento de água. À noite, quando a eletricidade é mais barata, as bombas transportam a água através de canos para um reservatório no topo da montanha. Durante o dia, quando as pessoas estão acordadas e consomem muita eletricidade, as válvulas se abrem, e a água flui para o reservatório de baixo, girando a turbina e gerando eletricidade.

Também sabemos como obter eletricidade sem turbinas ou geradores: painéis solares. As células fotovoltaicas que contêm dentro desses painéis, convertem a luz solar em energia elétrica. Elas são ecologicamente corretas e não precisam de combustível, porém só podem ser usadas em locais onde há luz solar suficiente.

Se você está pensando em qual fonte de energia elétrica deseja usar, tenho novidades. Você já está usando a maioria delas ao mesmo tempo. O sistema de fornecimento de energia elétrica é uma vasta rede. Veja a sua casa, ela tem muitas tomadas e eletrodomésticos. Se você precisar de uma torradeira, basta conectá-la a uma tomada. Agora vamos reduzir o zoom. Uma enorme cidade funciona da mesma maneira. Para alimentá-la, você deve conectá-la a uma tomada: a rede de distribuição de energia elétrica.

Veja esse gráfico. É assim que usamos a eletricidade ao longo do dia. À noite, a linha cai porque a maioria das pessoas está dormindo, mas alguns dispositivos ainda seguem funcionando, como condicionadores de ar, luzes de rua, bombas que bombeiam água para a torneira e muitos outros. Assim, a linha nunca desce a zero. Então acordamos e a linha sobe abruptamente. Ligamos TVs e rádios, fazemos torradas e aquecemos comida no micro-ondas. Nosso consumo de energia elétrica aumenta. Então, durante a jornada de trabalho, não gastamos tanta energia. Quando chegamos em casa à noite, a linha de consumo tende a subir novamente — até irmos dormir. E assim se repete todos os dias.

Vamos analisar uma semana. Se sombrearmos a área do gráfico abaixo da linha de consumo de energia elétrica, obteremos a quantidade total de eletricidade necessária durante esse período. As usinas nucleares funcionam 24 horas por dia, 7 dias por semana e produzem uma quantidade constante de eletricidade. Elas são a base para sistemas vitais de uma cidade. Depois, há as usinas de carvão. Juntamente com as usinas nucleares, elas produzem o nível mínimo de eletricidade que precisamos para operar. Depois, há usinas de energia eólica e solar na parte inferior do gráfico. Para atender a demanda das pessoas — e me refiro a esses picos de consumo de manhã e à noite — são usadas usinas a gás e hidrelétricas. É devido ao tempo de resposta. Quando o consumo de eletricidade aumenta, é necessário produzir muita energia, muito rapidamente. Levaria quase um dia inteiro para iniciar uma usina nuclear e depois pará-la. Uma usina de carvão também levará muito tempo para aquecer até a temperatura certa. A solução são as usinas à gás, pois elas podem começar a gerar eletricidade em poucos minutos.

Os engenheiros conhecem sua rotina diária ainda melhor do que você. Eles sabem quando a maioria das pessoas acorda e, então, começam a gerar mais eletricidade para você. Além disso, eles geralmente conhecem seus hábitos e tradições. Por exemplo, durante um campeonato decisivo, as pessoas tendem a visitar seus amigos e vizinhos. Isso significa que várias famílias assistem a apenas uma TV. Então, no dia do Super Bowl, o consumo de eletricidade cai, e os engenheiros sabem disso. Todos decoram suas casas e lojas com luzes que consomem eletricidade durante as festas de fim de ano. Isso significa que à noite, o consumo de eletricidade é maior do que o normal.