FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA
A coisa mais bela que o homem pode experimentar é o mistério. É essa emoção fundamental que está na raiz de toda ciência e toda arte.
Albert Einstein
Acendendo um LED!
Já parou para pensar como as lâmpadas da rua acendem ao entardecer? E como funcionam os sensores de presença? Tanto o acendimento automático das lâmpadas da rua como os sensores de presença tem relação com o Efeito Fotoelétrico!
Vamos entender como ocorre o acendimento automático da luz da iluminação pública.
Em cada poste é instalada uma fotocélula, que terá a função de detectar o momento em que a luz do Sol não é mais suficiente para iluminar o local. Então, ao sol se pôr e a incidência de luz diminuir, a luz das lâmpadas é acesa. Quando amanhece, a fotocélula detecta os primeiros raios de luz e sinaliza que as luzes já podem ser apagadas. Observe o esquema abaixo.
De dia - Durante o dia, a luz solar promove no LDR elétrons ligados a elétrons livres. A resistência elétrica do LDR se torna mais baixa e a corrente elétrica atravessa a bobina, gerando um campo magnético, como se ela fosse um ímã. A chave do relé é então atraída para a posição 2, impedindo que a corrente elétrica passe pelo filamento da lâmpada.
À noite - A noite, a resistência elétrica do LDR é alta pois a luz solar não está presente, impedindo que a corrente elétrica atravesse a bobina, que deixa de atuar como ímã. A mola obriga então a chave do relé a retornar para a posição 1, acionando a lâmpada, que se apagará automaticamente no dia seguinte.
Fonte: VALADARES, Eduardo de Campos; MOREIRA, Alysson Magalhães. Ensinando Física Moderna no Ensino Médio: Efeito Fotoelétrico, Laser e Emissão de Corpo Negro. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v. 15, n. 2, ago. 1998.
Para ilustrar o funcionamento da iluminção pública foi construído um circuito simples utilizando um LDR para acender um LED. O circuito consiste nos seguintes materiais: um light emitter diode (LED) – traduzido para o português, diodo emissor de luz – vermelho, um resistor de 480 Ω, um LDR e uma bateria. Todos os elementos do circuito estão ligados em série. O LDR é construído com material semicondutor que tem a sua resistência elétrica diminuída quando na incidência da luz (normalmente em torno do espectro visível). A Figura 1 representa o circuito utilizado.
Quando a luz (fótons) incide sobre o LDR, ocorre um aumento da mobilidade dos elétrons no material do resistor, diminuindo a resistência e aumentando a corrente elétrica. A corrente elétrica cresce a um valor suficiente para que a luz produzida pelo LED possa ser percebida pela visão humana. Quando a luz não incide mais sobre o LDR, o fluxo de elétrons diminui de forma significativa e o LED apaga. A Figura 2 ilustra esses momentos.
Outra aplicação interessante são as luminárias de jardim, daquelas que emitem luz à noite. Na luminária, há uma placa solar que produz energia pelo efeito fotovoltaico, além de um LED branco, um transistor e uma bateria recarregável. Durante o dia, a placa solar captura a luz do sol, e a tensão elétrica produzida pela placa recarrega a bateria com energia elétrica. À noite, a tensão elétrica da placa é muito mais baixa do que a tensão da bateria, e esta passa a fornecer energia ao LED, provocando o seu acendimento. A Figura 3 representa uma luminária de jardim.
Voltar