Arco elétrico

O arco elétrico é um fenômeno que ocorre quando um gás sofre uma ruptura dielétrica, devido a um alto campo elétrico, tornando-se um plasma e gerando faíscas e calor.

Arco elétrico é um fenômeno físico que ocorre quando se aplica um alto campo elétrico em um gás. O ar é um isolante elétrico, ou seja, um mau condutor elétrico; porém, ao aplicar sobre ele um campo elétrico alto o suficiente, ocorre uma ruptura dielétrica, e ele se torna um bom condutor elétrico. Quando isso acontece, ocorre um arco elétrico e podemos ver faíscas luminosas, acompanhadas de estalos. Esse fenômeno pode ser problemático em instalações elétricas, porém pode ser de bom uso em soldagens ou lâmpadas. Um grande arco elétrico que ocorre na natureza é o relâmpago.

Resumo sobre arco elétrico

O arco elétrico é um fenômeno que ocorre quando um gás sofre uma ruptura dielétrica, devido a um alto campo elétrico, gerando faíscas e calor.
Na ruptura dielétrica, o gás se torna um plasma.
O caminho luminoso percorrido pelos elétrons recebe o nome de centelha.
O arco elétrico pode causar choques elétricos, queimaduras, danos à visão e audição e danificar os equipamentos elétricos.
Utilizar instrumentos de medida, quadro de energia, treinamento e equipamentos de proteção para os profissionais são medidas que reduzem o risco de arco elétrico.
Com a norma reguladora da NR 10, houve uma diminuição de acidentes provocados por arcos elétricos.
No cotidiano, o arco elétrico ocorre em lâmpadas, solda, flash de câmera, fornos, velas de ignição, letreiros e relâmpagos.

O que é arco elétrico?

Arco elétrico, também conhecido como arco voltaico ou electrical flashover, é o fenômeno físico que ocorre quando um gás sofre uma ruptura dielétrica (quando um isolante se torna um bom condutor), devido a um alto campo elétrico, gerando faíscas e calor.

Como o arco elétrico é formado?

Quando o módulo do campo elétrico no gás (por exemplo, o ar) excede um valor crítico, o ar sofre uma ruptura dielétrica, processo no qual o campo arranca elétrons de átomos do ar, ionizando-o, o que o torna um plasma (quarto estado físico da matéria). Com isso, o ar se torna um bom condutor de corrente elétrica, já que os elétrons arrancados são postos em movimento pelo campo.

Ao se moverem, esses elétrons colidem com outros átomos do ar, fazendo com que emitam luz e um pequeno ruído (estalo), causado pela expansão do ar que se aquece com a descarga elétrica. Podemos ver o caminho percorrido pelos elétrons graças à luz emitida, que recebe o nome de centelha:

Centelha formada pela ruptura dielétrica do ar.

Quando ocorre um arco elétrico?

O arco elétrico pode ocorrer devido a alguns fatores:

curto-circuito;
falhas nas instalações elétricas;
equipamentos elétricos de baixa qualidade; ou
instalações elétricas inadequadas.

Veja também: Como ocorre um curto-circuito?

O que o arco elétrico pode causar?

O arco elétrico, se de alta intensidade, pode causar choques elétricos, queimaduras e até mesmo danos à visão, devido ao clarão causado pela emissão de luz, ou danos à audição, devido aos ruídos causados pela expansão do ar, além de também danificar os equipamentos elétricos.

Apesar de ser visualmente interessante, o arco elétrico pode ser bem perigoso.

Quantos volts tem um arco elétrico?

A voltagem de um arco elétrico pode variar bastante, dependendo do material e dos objetivos com seu uso. A voltagem em um arco elétrico de soldagem varia entre 20 V a 30 V. Já a voltagem de um arco elétrico em um disjuntor pode variar de 1000 V a 15.000 V. Por outro lado, a voltagem de um arco elétrico em uma lâmpada pode atingir valores de 20.000 V ou mais.

Como reduzir os riscos do arco elétrico?

Algumas medidas podem reduzir o risco de acidente com arcos elétricos, como:

o uso de equipamentos como instrumentos de medida (voltímetro e amperímetro);
quadro de energia;
adoção de certas medidas de proteção; e
devido treinamento e equipamentos de proteção para eletricistas e engenheiros elétricos.

Arco elétrico na NR 10

A NR 10 é a norma regulamentadora que estabelece normas sobre a segurança em instalações e serviços de eletricidade. Com ela, houve uma considerável redução de acidentes provocados por arcos elétricos.

Saiba mais: Como funcionam os para-raios?

Arco elétrico no cotidiano

Diversos equipamentos se aproveitam desse fenômeno para gerar luz ou calor, como:

lâmpadas,
equipamentos de soldagem,
flash de câmera fotográfica,
fornos,
projetores,
velas de ignição,
letreiros, entre muitos outros.

Equipamentos de soldagem utilizam arco elétrico. É necessário usar proteção contra a alta luminosidade e o calor.

Além disso, outro gigantesco arco elétrico da natureza é o relâmpago, que é nada mais do que uma grande centelha elétrica que salta de uma nuvem para outra ou de uma nuvem para a Terra. Essa descarga elétrica aquece o ar, provocando uma expansão que se propaga em forma de uma onda sonora, originando o trovão.

O raio busca sempre o caminho de melhor condutividade elétrica.

Nosso ouvido é atingido não só pela onda sonora que chega diretamente da descarga, como também pelas ondas refletidas em montanhas, prédios, etc. Por esse motivo, geralmente não percebemos o trovão como um estalo único, mas com aquele eco característico.

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.