Eletricidade Na Radiologia

Os primeiros relatos e estudos sobre fenômenos elétricos foram realizados na Grécia Antiga pelo matemático e filosofo Thales de Mileto que observou a ocorrência de atração de corpos leves por um pedaço de âmbar após ser esfregado com pele animal. Cerca de dois mil anos depois desse relato, o médico inglês W. Gilbert observou que diversos materiais adquiriam a propriedade de atrair outros corpos ao serem atritados. Fenômenos de eletrização, como o descrito por Gilbert, podem ser observados rotineiramente: o pente se eletriza após ser atritado com cabelos; um tecido de nylon se eletriza ao ser atritado pela nossa pele; e um automóvel torna-se eletrizado em razão do atrito com o ar durante seu movimento (eletricidade estática). A partir dos estudos de Gilbert, o conhecimento sobre fenômenos de eletrização despertou interesse cada vez maior. O trabalho de diversos pesquisadores contribuiu significativamente para a compreensão das propriedades elétricas da matéria e dos fenômenos elétricos que ocorrem na natureza. Esse conhecimento científico serviu de base para grande parte do desenvolvimento tecnológico alcançado na atualidade. A eletricidade é parte essencial da qualidade de vida de nossa sociedade e é necessária para a realização de praticamente todas as atividades humanas nos dias de hoje. Educação, indústria, comércio, saúde, entretenimento e lazer não seriam possíveis sem a utilização da eletricidade. O desenvolvimento tecnológico na área da saúde, mais especificamente no diagnóstico por imagem, teve como um dos pontos de partida a aplicação dos conhecimentos científicos de eletricidade. Estudos utilizando tubos de raios catódicos (como era chamado o feixe de elétrons) no final do século XIX levaram à descoberta dos raios x. Posteriormente, a aplicação dos conhecimentos científicos da eletricidade, em conjunto com conhecimentos de magnetismo, da composição da matéria e da física quântica, possibilitou o desenvolvimento de novas formas de diagnóstico e tratamento de doenças, durante o século XX.

Carga elétrica e eletrização

Os experimentos de eletrização realizados com corpos de diferentes materiais mostraram a existência de naturezas elétricas opostas, classificadas em dois grupos. Verificou-se que corpos e materiais de um mesmo grupo sofrem repulsão quando aproximados, enquanto corpos e materiais pertencentes a grupos diferentes atraem-se mutuamente. Convencionou-se chamar um dos grupos de corpos carregados positivamente (ou com excesso de cargas elétricas positivas) e o segundo grupo foi definido como carregado negativamente (com excesso de cargas negativas). Uma conclusão importante dos primeiros estudos com fenômenos elétricos foi que a carga elétrica é uma propriedade básica da matéria, assim como sua massa. Da mesma forma que a massa e quantificada em unidades de quilograma, o Coulomb foi estabelecido como unidade de medida de carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades.

Mais tarde, a moderna teoria atômica descreveu a matéria composta de átomos constituídos de três partículas básicas - prótons, nêutrons e elétrons. Definiu-se que os prótons apresentam carga elétrica positiva e os elétrons, carga elétrica negativa contém a mesma intensidade, mas pertencem a grupos diferentes. Os nêutrons apresentam carga elétrica nula.

O fenômeno da eletrização pode então ser explicado pelo processo de perda ou ganho de elétrons por um corpo. Quando um corpo e atritado com outro, ficará carregado positivamente aquele que perder elétrons e, negativamente, aquele que receber elétrons.

Condutores e isolantes

Enquanto os prótons e nêutrons formam o núcleo atômico, os elétrons realizam movimentos orbitais em torno desse núcleo.

Quando vários átomos são reunidos para formar certas substancias e materiais, os elétrons dar órbitas mais afastadas podem ou não permanecer ligados aos respectivos átomos. Diversos materiais, como os metais, apresentam grande quantidade de elétrons livres, ou seja, elétrons que não permanecem ligados aos átomos e que adquirem liberdade de movimento no interior dessa substância. Uma substância com essa característica é considerada condutora de eletricidade uma vez que a carga elétrica pode ser transportada por meio do deslocamento dos elétrons livres.

Por outro lado, substancias e materiais formados pelo agrupamento de átomos não apresentam grande quantidade de elétrons livres, isto é, os elétrons das órbitas mais externas permanecem fortemente ligados aos respectivos átomos. Esses materiais são chamados de dielétricos ou isolantes elétricos. A madeira e a borracha são exemplos de materiais isolantes, à temperatura ambiente.

Campo elétrico e força elétrica

O conceito de campo está relacionado a uma alteração das propriedades físicas do espaço em consequência de uma propriedade física de um corpo localizado nessa região. Assim, podemos compreender o campo gravitacional gerado por um corpo de massa M como uma alteração das propriedades do espaço em sua volta. Essa alteração resulta na atração de qualquer outro corpo que seja colocado nessa região do espaço. Quanto maior o valor da massa M, maior será o campo gravitacional gerado por ele, ou seja, maior será a atração exercida em outros corpos presentes em suas proximidades. Denomina-se peso a força de atração exercida sobre outro corpo em razão da existência de um campo gravitacional, em um ponto do espaço. Dessa forma podemos entender por que o peso de uma pessoa é menor na Lua do que na Terra. O campo gravitacional produzido pelo planeta Terra é maior, uma vez que possui massa muito superior à da Lua. E necessário compreender que a massa é uma propriedade da matéria e não se altera em função do campo gravitacional. A massa de uma pessoa é a mesma na Terra ou na Lua, apenas o seu peso – a força de atração que a pessoa sofre – é diferente nos dois locais. O conceito de campo elétrico é bastante semelhante ao conceito de campo gravitacional. A principal diferença entre ambos reside no fato de que o campo gravitacional é uma consequência da propriedade da matéria chamada massa, enquanto o campo elétrico resulta da presença de carga elétrica na matéria. Assim, qualquer corpo carregado eletricamente gera em seu entorno um campo elétrico da mesma forma que uma massa M gera um campo gravitacional. Assim como o campo gravitacional gera a força peso, o campo elétrico provoca o aparecimento de uma força