Trabalho De Fisica

Introdução

A lâmpada elétrica é sem dúvida um dos maiores inventos da história da humanidade, é graças à lâmpada elétrica que possuímos nos dias de hoje toda a comodidade e segurança dentro das nossas casas, afinal de contas, foi devido ao advento da lâmpada elétrica que pudemos eliminar na maioria das localidades o uso de lampiões, tochas ou velas, que além de serem pouco eficientes e perigosos, eram também extremamente poluentes.

Além da grande importância da lâmpada para a vida do homem, a lâmpada elétrica contribuiu de forma marcante no desenvolvimento de um ramo da engenharia de importância fundamental para a existência de praticamente toda tecnologia atual, a eletrônica.

A lâmpada elétrica e a física

A lâmpada incandescente

Desenvolvida no final do século XIX, a lâmpada incandescente é uma das maiores invenções da história da humanidade. É uma lâmpada composta de uma ampola de vidro bastante fino preenchido com um gás inerte, em geral o argônio, e um fino filamento constituído de tungstênio, que ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece até a incandescência, emitindo uma luz branca de tom levemente amarelado.

O espectro luminoso oriundo desse tipo de lâmpada é bastante semelhante ao espectro de corpo negro no que diz respeito à continuidade, isso se deve ao fato desta lâmpada “tirar” sua luz de um corpo incandescente, no caso, seu filamento, que opera em temperaturas superiores a 2000 graus Celsius.

A função do bulbo da lâmpada incandescente é impedir a oxidação do filamento durante sua operação, pois o filamento quando aquecido, pode reagir com muita facilidade com o oxigênio, de maneira que o mesmo oxide, e se rompa. O gás inerte do bulbo tem como função reduzir o efeito de sublimação do filamento, o que faz com que o bulbo fique enegrecido com poucos dias de uso, reduzindo inevitavelmente a eficiência da lâmpada, bem como sua vida útil. Outra função do gás inerte é tornar a lâmpada mais resistente, uma vez que evacuada, esta poderia vir a se quebrar com muito mais facilidade, devido à própria pressão atmosférica.

As primeiras lâmpadas incandescentes, desenvolvidas por volta de 1870, pelo inventor Thomas Alva Edson, utilizavam um filamento constituído de um fio fino de bambu, carbonizado, mas esse tipo de filamento tinha durabilidade muito baixa, levando os pesquisadores a desenvolver novos filamentos, baseados em fios metálicos, como o ósmio e o tungstênio.

A lâmpada incandescente halógena

Trata-se de uma lâmpada incandescente cujo filamento é encerrado em um tubo de quartzo contendo substâncias halógenas como o bromo, o iodo, e outras substâncias. Quando a lâmpada é acionada, essas substâncias evaporam, e se combinam com partículas de tungstênio que são ejetadas do filamento. Quando a lâmpada é desligada, as partículas aderidas as moléculas dessas substâncias halogenóides, precipitam-se sobre o filamento, propiciando um efeito de regeneração. Tal efeito faz com que esse tipo de lâmpada tenha uma durabilidade até duas vezes maior do que as tradicionais lâmpadas incandescentes, além de permitir uma ótima manutenção do fluxo luminoso, uma vez que o efeito de enegrecimento por sublimação é minimizado.

A lâmpada fluorescente

As lâmpadas de descarga são lâmpadas que funcionam segundo um princípio totalmente diferente ao da lâmpada incandescente. São lâmpadas que existem desde o início do século XIX, sendo utilizadas em muitas regiões da antiga Inglaterra como opção às luminárias a gás.

Dentre as lâmpadas de descarga, a lâmpada fluorescente é a de maior destaque. Inventada nas primeiras décadas do século XX, a lâmpada fluorescente é a mais popular lâmpada de descarga do mundo, sendo utilizada em aplicações residenciais, comerciais, industriais, dentre tantas outras.

Existem diversos tipos de lâmpadas fluorescentes, porém, todas obedecem ao mesmo princípio de funcionamento, ou seja, a excitação e desexcitação de átomos de uma mistura gasosa, e das paredes fosforescentes do tubo ao qual damos o nome de tubo de descarga.

Observe a figura abaixo:

As lâmpadas fluorescentes funcionam segundo o princípio da descarga de um gás sob baixa pressão, com uma pequena quantidade de mercúrio. Uma vez que ligamos o interruptor, a corrente elétrica circunda uma bobina de fio de cobre, a qual chamamos de reator, passando pelos eletrodos da lâmpada, chegando a um dispositivo denominado starter. Esse dispositivo aquece fazendo com que uma pequena folha metálica feche o circuito formado pelos eletrodos da lâmpada (que são pequenos filamentos), com o reator. Nesse exato momento, a corrente elétrica faz o fluxo magnético na armadura do reator atinja um valor máximo, de forma que quando o starter libera o circuito, seja liberado um pulso de alta tensão (lei de Faraday), que quebra a rigidez dielétrica do gás, fazendo com que este se converta num plasma, iniciando assim o funcionamento da lâmpada.

O espectro luminoso oriundo da descarga é extremamente pobre, sendo constituído em grande parte de radiação ultravioleta, que é invisível e nociva ao ser humano. Para contornar esse problema, é aplicada a superfície interna do tubo uma camada de uma substância fosforescente, que é capaz de converter essa radiação ultravioleta em luz visível.

Existem diversos tipos de lâmpadas fluorescentes, como as de catodo quente, que foram descritas anteriormente, e as chamadas lâmpadas fluorescentes de catodo frio, que não possui filamentos nos eletrodos. Esse tipo de lâmpada necessita para seu funcionamento um autotransformador, que produz pulsos de alta tensão constantemente. A vantagem dessa tecnologia é seu acendimento instantâneo, e sua desvantagem é o seu grande comprimento.

Observe a figura abaixo:

A lâmpada de vapor de mercúrio sob alta pressão

A lâmpada de mercúrio sob alta pressão, como o próprio nome diz, é uma lâmpada que tem como princípio de funcionamento a descarga entre dois eletrodos imersos numa atmosfera de argônio, com uma pequena quantidade de mercúrio. Esse tipo de lâmpada foi desenvolvido por volta de 1930, e teve seu sucesso associado a grande expansão da indústria automotiva norte americana.

A lâmpada a vapor