É possível gerar uma ddp de 10 kV simplesmente esfregando um pente de plástico num pedaço de lã. Por que essa voltagem não é perigosa, considerando que pode haver muito perigo no uso da corrente de uma tomada comum, que tem uma voltagem muito mais baixa?
Passo 1
O enunciado fala de gerar uma diferença de potencial de cerca de
kV esfregando um pente de plástico numa lã. O conteúdo envolvido é eletricidade estática, em que temos alta tensão mas disponibilidade muito pequena de carga e corrente. O que precisamos usar para explicar por que não é perigoso é o conceito de capacitância, carga armazenada, energia elétrica e a relação entre corrente e risco biológico.
Passo 2
O perigo de choque está ligado à corrente elétrica que atravessa o corpo. Em regime estático, a fonte de
kV é uma capacitância muito pequena, não uma fonte de baixa impedância capaz de fornecer corrente contínua elevada. A corrente máxima
que pode fluir depende da carga disponível e do tempo de descarga.
Passo 3
Estimamos a capacitância típica do pente com o corpo ou com o chão em torno de algumas dezenas de picofarads, por exemplo
A carga armazenada é
Passo 4
A energia armazenada nessa capacitância é
Isso corresponde a meio milijoule, uma energia ínfima que não causa efeitos fisiológicos graves.
Passo 5
Quando você encosta o pente, a descarga é muito rápida, mas a corrente pico e a quantidade total de carga são pequenas (ordem de microampère por microssegundos). Em contraste, uma tomada doméstica (
V ou
V) tem baixa impedância interna e pode fornecer dezenas a centenas de miliampères contínuos, correntes que causam fibrilação e queimaduras.
Resposta
Apesar de ter alta tensão, o pente de plástico armazena pouquíssima carga e energia devido à sua baixa capacitância, portanto só fornece uma corrente muito pequena por tempo muito curto, sem perigo real.