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O efeito fotoelétrico e as portas automáticas

Por Flávio da Costa Gonçalves

Como é possível que as portas automáticas abram sem que ninguém aperte algum botão ou acione algum mecanismo? Como as luzes acendem e apagam automaticamente, dependendo da intensidade da luz que o dia possui? E como os alarmes são acionados ou desligados quando alguém passa por seus sensores?

As aplicações que são ilustradas nas questões acima são possíveis graças a um efeito físico conhecido como efeito fotoelétrico. A sua descoberta se deu totalmente por acaso, quando o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz estudava a natureza eletromagnética da luz e percebeu que a luz proveniente de um centelhador de partículas interferia diretamente na medição dos resultados. Apesar de estudar a fundo este efeito, a explicação para este fenômeno só foi dada por Einstein, o que rendeu a ele o Prêmio Nobel de Física.

O chamado efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética (como a luz). Ele pode ser observado quando a luz incide numa placa de metal, literalmente arrancando elétrons da placa.

Graças ao efeito fotoelétrico, é possível que as portas automáticas se abram sozinhas, ou que possamos assistir a um filme no cinema ou ainda que aquelas torneiras com sensores funcionem quando você aproxima as mãos. A aplicação deste efeito ocorre através das células fotoelétricas, as quais podem ser de diversos tipos, dentre eles, as células fotoemissivas e as células fotocondutivas.

As células fotoelétricas são dispositivos que são capazes de transformar a energia luminosa proveniente de uma fonte de luz em energia elétrica. Uma célula fotoelétrica pode funcionar como geradora de energia elétrica a partir da luz, ou como um sensor capaz de medir a intensidade luminosa.

Painel Solar, um exemplo de uma célula fotoelétrica

Estes painéis solares são um bom exemplo de células fotoelétricas. Elas captam a luz proveniente do Sol e a transformam em energia elétrica, que pode ser armazenada em baterias para serem utilizadas posteriormente. Consideradas uma das fontes mais limpas de energia elétrica, a energia proveniente dos painéis solares tem nas zonas rurais, prédios ecologicamente corretos ou lugares não atendidos pela rede de energia elétrica. Além disso, o efeito fotoelétrico que é utilizado como base para a construção dos painéis solares permitiu que os estudos sobre o espaço e outros planetas fossem possíveis, já que os painéis solares de telescópios, satélites e sondas permitem que eles tenham garantida a energia para a manutenção e o envio de dados.

E no caso das portas automáticas, a combinação de uma célula fotocondutiva com um relé permite que essas portas se abram e se fechem apenas com a aproximação de uma pessoa no sensor. Mais, esses aparelhos acionam um dispositivo que funciona como uma maçaneta, abrindo e fechando as portas quando alguém se aproxima do sensor fotoelétrico estrategicamente colocado para que todas as pessoas que passem por ele acione as portas a tempo de abri-las até a sua passagem. Este tipo de célula também é utilizado nos chamados sensores de presença, que acedem ou desligam as luzes de um cômodo dependendo da presença ou não de alguma pessoa.

No caso das lâmpadas dos postes de iluminação pública que acendem e se desligam, os sensores utilizados são sensores fotoemissivos que permitem a passagem da corrente elétrica que acende a lâmpada assim que a intensidade da luz captada pela célula diminui ou que fecha o circuito elétrico quando a intensidade é suficiente para iluminar o ambiente.

São diversos tipos de células fotoelétricas existentes no mercado, dentre as quais se destacam os tipos mais utilizados: Silício Cristalino, Silício Amorfo, CIGS, Arseneto de Gálio e Telureto de Cádmio. Essas células são aplicadas tanto em painéis solares como também em monitores de LCD e de plasma.