O que é um eletróforo?
Um eletróforo é uma forma de bateria ou gerador de carga elétrica estática primitiva que foi inicialmente inventado em 1762 por um físico sueco, Johan Wilcke, mas a função do dispositivo é básica o suficiente para que possa ser fabricada a partir de uma variedade de materiais comuns. A renomada figura política e inventora da América colonial, Benjamin Franklin, popularizou a idéia fazendo uma de madeira, enxofre, cera e estanho. Um eletróforo convencional consiste em uma placa isolante, geralmente feita de resina ou plástico de algum tipo, sobre a qual uma placa condutora de metal é colocada. No centro da placa de metal está afixado outro meio isolante, como um copo de plástico que é usado como alça para impedir a descarga prematura do eletróforo. As cargas elétricas estáticas podem ser extraídas do dispositivo por toque físico na placa de metal, carregando momentaneamente as lâmpadas ou para realizar outras experiências.
O princípio básico por trás da operação de um eletróforo é o efeito triboelétrico, também conhecido como eletricidade estática armazenada. A placa isolante é primeiro carregada com uma carga elétrica estática antes que um eletróforo seja montado esfregando-a contra outros materiais, como lã, que induzirão uma carga elétrica na placa isolante através do processo de indução eletrostática. Uma vez que a placa isolante e a placa condutora são colocadas juntas, a carga estática no isolador separa as cargas positivas e negativas no condutor de metal. Cargas positivas no metal são atraídas para a placa isolante e cargas negativas são repelidas.
A carga negativa induzida na superfície superior da placa de metal pode ser descarregada fazendo contato físico com o metal, completando um circuito através do corpo humano para o solo. A carga geralmente é forte o suficiente para que uma faísca inofensiva salte do metal para o dedo antes do contato, ou os fios de uma pequena lâmpada podem ser colocados entre as duas superfícies para acendê-la temporariamente à medida que a carga se dissipa. Grandes versões do eletróforo também acenderão momentaneamente uma lâmpada fluorescente em forma de tubo se uma das extremidades estiver na mão e a outra próxima à placa de metal carregada.
Um dos aspectos exclusivos de um eletróforo que a torna uma demonstração popular dos princípios elétricos é que a placa isolante age de maneira semelhante a capacitores mais sofisticados ou unidades de armazenamento elétrico em circuitos eletrônicos comuns. Ao contrário dos capacitores típicos, no entanto, a placa isolante mantém uma carga que não é esgotada pelo processo de descarga estática na placa de metal. Após a descarga polarizada de energia da placa de metal, se a placa de metal for removida da vizinhança da placa isolante e colocada novamente sobre ela, a separação de carga no metal será repetida quando o isolador ainda mantiver sua carga.
Esse processo parece demonstrar a idéia de energia livre vinda do nada, pois a carga estática é continuamente renovada e descarregada, não importando quantas vezes a placa de metal é removida e, em seguida, recolocada no topo da placa isolante. Na realidade, a energia é conservada porque o trabalho de afastar fisicamente a placa de metal e substituí-la introduz uma energia potencial no sistema de eletrofores, que é então convertido em energia cinética quando ocorre uma descarga ou faísca. Grandes versões do eletróforo são conhecidas como geradores Van de Graaf, capazes de produzir tensões eletrostáticas na faixa de até 2.000.000 volts, como a criada pelo próprio físico norte-americano Dr. Robert Van de Graaf no início dos anos 30.