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Pilhas e baterias

Pilhas e baterias são fontes de pequena tensão. Elas são geradores e armazenam energia, na forma de diferença de potencial, que pode ser liberada como corrente elétrica ao serem ligadas a um circuito. Neste artigo vamos estudar as características das pilhas e baterias.

Introdução

Você tem ou já teve algum equipamento que funcione à pilha ou bateria?
Um rádio, uma lanterna, um aparelho de som?
Algo comum às pilhas e baterias é que elas gastam com o tempo e um dia acabam, sempre na hora que estamos usando ou precisando usar.
Você já viu algum dia um carro sem bateria?
Isso não é muito difícil de encontrar. Basta o motorista esquecer de desligar os faróis ao sair que, quando voltar, depois de um bom tempo, possivelmente encontrará o carro sem bateria. Aí será preciso empurrar o carro ladeira abaixo ou chamar o guincho.
Tanto as pilhas quanto as baterias fazem equipamentos – desde uma lanterna até um carro – funcionarem ou ligarem sem estar conectados a uma tomada elétrica.

Pilhas e baterias

Quando você se esquece de desligar os faróis do carro, as luzes vão enfraquecendo conforme a bateria vai acabando. Por que elas simplesmente não apagam de uma vez quando a bateria termina, por que vão diminuindo?
Esse enfraquecimento mostra que a tensão da bateria diminui conforme ela vai acabando. Da mesma forma que a luz da lanterna vai apagando conforme as pilhas vão acabando; a luz não apaga de uma única vez.
Isso mostra também que a tensão das baterias e pilhas é finita, que ela termina – infelizmente para nós que precisamos comprar novas pilhas e baterias.
Isso acontece porque as pilhas e baterias possuem no seu interior uma fonte de energia elétrica e uma resistência.
Vamos examiná-las.

Tensão ou voltagem nas pilhas e baterias

As pilhas e baterias são fontes de pequenas tensões ou voltagens, que fornecem corrente elétrica a um circuito devido à diferença de potencial que possuem.
Como elas funcionam?
Tudo está baseado na capacidade dos metais de cederem ou receberem cargas negativas, os elétrons.
De um lado da pilha temos um doador de elétrons, de outro um receptor. Isso cria uma diferença de potencial ou uma tensão elétrica.
Essa diferença de potencial surge porque as cargas positivas e cargas negativas das pilhas e baterias estão localizadas em regiões opostas e distantes, chamadas polos positivo e negativo. Como as cargas opostas tendem a se juntar, essa separação intransponível cria uma tensão entre os polos.
Quando as pilhas e baterias têm seus diferentes polos ligados a um circuito, as cargas podem se mover e assim o fazem. Essa movimentação ordenada das cargas é o que chamamos de corrente elétrica.
Então, assim que as pilhas ou baterias forem conectadas em um sistema, os elétrons começam a se movimentar pelos fios elétricos saindo do eletrodo negativo e se dirigindo para o eletrodo positivo, onde se depositam.
Enquanto o circuito está ligado, as cargas se movimentam, vão se depositando no polo positivo e a diferença de potencial vai diminuindo, o que significa que a pilha ou bateria vai sendo consumida.
Enquanto houver diferença de potencial, haverá corrente passando no circuito. Quando não houver mais diferença de potencial, o circuito elétrico "se desliga" e falamos que a pilha ficou gasta ou acabou.
Figura 1: Polos positivo (cargas positivas) e negativo (cargas negativas) de uma pilha de mercúrio da Duracell. A diferença da localização das cargas positivas e negativas na pilha ou diferença de potencial é que produz a tensão ou voltagem da pilha, visto que cargas opostas tendem a ficar juntas. Crédito: Lead holder, CC BY-SA 3.0. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Mercury_batteries#/media/File:Mallory-Duracell_PX-23_5.6V.JPG. Acesso em: 05/10/2018.
Essa é a função das pilhas e baterias, fornecer corrente elétrica, independentemente de seu formato, do valor da tensão que possui e da origem de sua diferença de potencial.
Figura 2: Pilhas e baterias de diferentes formatos e tensões. Crédito: Lead holder, CC-BY-SA-3.0. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Batteries_comparison_4,5_D_C_AA_AAA_AAAA_A23_9V_CR2032_LR44_matchstick-1.jpeg. Acesso em: 05/10/2018.
A tensão e a capacidade de fornecer corrente elétrica estão diretamente relacionadas com o tamanho e com a combinação de elementos químicos que as pilhas e baterias possuem em seu interior.
Na Figura 2 temos diferentes tipos de pilhas e baterias. Elas podem funcionar à base de chumbo, lítio e manganês, mercúrio, ferro e níquel, óxido de prata, e até mesmo água destilada (nas antigas baterias de carro).
Figura 3: Bateria de cobre. Crédito: Altoing, CC-BY-SA-3.0. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SC-25.JPG. Acesso em: 05/10/2018.
Você sabe agora que as pilhas e baterias funcionam a partir de elementos químicos que estão aprisionados em seu interior.
Não sei se você já viu alguma pilha vazar esses elementos. Mas a possibilidade de vazamento existe e é real. Por esse motivo é tão importante descartá-las corretamente, para evitar que esses elementos químicos contaminem os lençóis freáticos.

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