O Efeito Fotoelétrico: Aplicações

Aqui estou eu mais uma vez para falar sobre as aplicações do efeito fotoelétrico, afinal as aplicações de todas as teorias é o que torna a física muito interessante. Nesse post pretendo dar uma visão das aplicações e uso deste efeito (Se você não sabe o que é isso, entenda sobre O Efeito Fotoelétrico). Então vamos lá!

Hoje em dia se fala muito em energia solar, mas pouco se entende como se converte a energia abundante (e o melhor: grátis!) do sol em energia elétrica. Pois é, o efeito fotoelétrico revela uma de suas aplicações. O que acontece é que existe uma placa, geralmente de silício. O silício pode ser dopado, geralmente com fósforo. Esse processo de dopagem é misturar átomos de silício (mau condutor de eletricidade) com os de fósforo, fazendo com que apareçam elétrons livres através de um compartilhamento de elétrons. Mas se era para ter elétrons livres, por que não usar metais? Lembre-se que eu falei que a retirada de elétrons depende do material. Daí o motivo de se usar silício dopado pois torna-se mais fácil de retirar elétrons. E reside aí a importância de se pesquisar materiais com uma facilidade cada vez maior de perder elétrons com a radiação solar.

Com isso, os elétrons emitidos pela placa de silício dopado são capturados e, devido a campos elétricos formados pelos materiais que constituem a placa (ela não é só feita de silício dopado), os elétrons são forçados a fluírem em certo sentido, gerando assim uma corrente elétrica. Só que essa corrente elétrica gerada é fraca e esse é um dos motivos pela pouca invasão da energia solar. Vejam a imagem:

Outra importante aplicação e que nos traz grande comodidade são as ações automáticas como o acendimento de luzes. Além de as luzes acenderem no momento ideal (aquele em que a escuridão já começa a dominar o ambiente) diminuindo o consumo de energia, elas diminuem a extensão do sistema elétrico e a nossa intervenção. Esses sistemas fotossensíveis a luz solar se utilizam do mesmo mecanismo. Enquanto há luz solar, os elétrons são emitidos (em um dispositivo chamada LDR) e com isso vão haver mais elétrons livres disponíveis, o que vai fazer com que a corrente elétrica aumente e a resistência diminua (lembre que R = U/i; com U constante, se a corrente aumenta, a resistência diminui). Assim, após esse sensor, vem um ímã, que assim se torna devido a passagem de corrente elétrica. Esse ímã é em geral um solenóide e como a corrente aumentou com a luz solar, o campo magnético gerado por esse solenóide também aumenta (o campo magnético de um solenóide é diretamente proporcional a corrente; assim, se a corrente aumenta, o campo aumenta; se diminui, o campo diminui). Isso atrai o metal (ligado a uma mola para poder voltar a fechar a corrente quando a intensidade luminosa diminuir) e o mecanismo é aberto, fazendo com que a corrente elétrica não feche e, portanto, com que a luz não acenda. Ao fim do dia, a intensidade solar diminui muito e os elétrons livres param de ser liberados. Então, a resistência aumenta e a corrente diminui, fazendo com que o campo magnético da bobina diminua e o metal não seja tão atraído pelo ímã e fazendo com que a força de restituição da mola seja maior, fazendo fechar a corrente e a luz acender. Analise o esquema:

Não sei se alguém percebeu, mas quando o poste acende ele faz um estalo, pois é justamente quando ocorre o fechamento da corrente. Esse acendimento automático é muito útil pois imaginem pagar um funcionário só para clicar um botão lá e acender a cidade literalmente?! Além disso temos aplicações ao controle remoto, à alarmes, abrimento automático de portas. Claro que esses sistemas diferem um pouco um do outro, mas no fundo todos se baseiam nesse efeito.

Por hoje é só. Espero que tenham gostado e até a próxima postagem.