Eletrostática Em Monitores Do Tipo CRT

Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.

Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita. Se pudéssemos separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e lançá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons a uma direção oposta a do desvio dos prótons e os nêutrons não seriam afetados.

Esta propriedade de cada uma das partículas é chamada carga elétrica. Os prótons são partículas com cargas positivas, os elétrons têm carga negativa e os nêutrons têm carga neutra. Prótons e elétrons têm valores absolutos iguais embora tenham sinais opostos. O valor da carga de um próton ou um elétron é chamado carga elétrica elementar e simbolizado por e.

A única modificação que um átomo pode sofrer sem que haja reações de alta liberação e/ou absorção de energia é a perda ou ganho de elétrons. Por isso, um corpo é chamado neutro se ele tiver número igual de prótons e de elétrons, fazendo com que a carga elétrica sobre o corpo seja nula. Pela mesma analogia podemos definir corpos eletrizados positivamente e negativamente.

A eletrostática é basicamente descrita por dois princípios, o da atração e repulsão de cargas conforme seu sinal (sinais iguais se repelem e sinais contrários se atraem) e a conservação de cargas elétricas, a qual assegura que em um sistema isolado, a soma de todas as cargas existentes será sempre constante, ou seja, não há perdas.

Para podermos chegar a todas essas conclusões houve uma grande quantidade de pesquisas, estas se iniciaram com a descoberta dos raios catódicos.

2. OS RAIOS CATÓDICOS

A pesquisa sobre os raios catódicos teve início em 1838, quando Michael Faraday começou a estudar as descargas elétricas em gases submetidos a baixas pressões. A pesquisa alcançou maior desenvolvimento depois que o alemão Heinrich Geissler conseguiu construir tubos de vidro selados que continham eletrodos de metal. Com esses tubos, o matemático e físico alemão Julius Plücker realizou, em 1858, uma série de experiências. Plücker notou que, próximo ao catodo, formava-se uma luminescência de cor verde e, mais ainda, que sua posição variava com a proximidade de campos magnéticos.

Estudos posteriores realizados pelo físico alemão Eugen Goldstein mostraram que a luminosidade era provocada por raios que partiam do catodo e atravessavam o tubo em linha reta, em direção perpendicular à superfície do catodo. Por essa razão, Goldstein chamou essas radiações de raios catódicos. Com base na descoberta de Goldstein foram construídos, mais tarde, catodos côncavos com a finalidade de produzir raios dirigidos e concentrados, fundamentais na realização de numerosas experiências.

2.1. Crookes e Thomson

Por volta de 1878, William Crookes concluiu que os raios catódicos são formados de feixes de partículas com carga negativa, emitidas do catodo com velocidade muito alta. O fato foi comprovado em 1879 pelo físico Joseph John Thomson, que demonstrou serem as radiações desviadas pela ação de campos elétricos.

Outro ponto importante é que não importava o gás utilizado, sempre ocorria o mesmo; assim Thomson chegou à conclusão lógica de que estas cargas negativas estavam presentes em toda e qualquer matéria, eram parte integrante destas. Desse modo, provou-se que, ao contrário do que Dalton havia afirmado, o átomo não era indivisível, pois possuía uma partícula subatômica negativa, que ficou denominada elétron.

Estes raios eletronegativos produzem ionização nos gases que atravessam, causam fluorescência nas paredes de vidro dos tubos de Crookes e em algumas substâncias como o sulfato de zinco. Além disso, têm baixo poder de penetração, aquecem as superfícies sobre as quais incidem e são independentes da natureza do gás existente no tubo.

Então podemos dizer que os raios catódicos são radiações compostas de elétrons que se originam no interior de tubos cheios de gás rarefeito (tubos de Crookes) e submetidos a uma diferença de potencial elétrico entre suas extremidades metálicas, ou pólos; com isso, elétrons emergem do pólo positivo do eletrodo, chamado catodo, e se propagam na forma de um feixe de partículas negativas.

Como iremos ver adiante, a propriedade de produzir fluorescência a partir de certos materiais tornou os tubos de raios catódicos a base técnica de televisores e outros aparelhos, como osciloscópios e telas de radar.

3. APLICAÇÃO DOS RAIOS CATÓDICOS EM MONITORES

Atualmente a maioria das TVs e monitores utilizam tecnologias como a LCD, Plasma e LED, mas por muitos anos a tecnologia mais utilizada foram as de tubo de raio catódico, ou CRT.

De maneira simplista, podemos dizer que um tubo de raios catódicos é uma válvula gigante, de vidro, no formato de uma pirâmide, tendo sua base a forma de uma calota esférica. Essa base é a tela, que fica virada de frente para o espectador. Suas paredes devem ser bastante