Como funcionam os pára-raios?

Há mais de duzentos anos os cientistas observaram que um condutor que apresenta em sua superfície uma região pontiaguda dificilmente se mantém eletrizado, pois a carga elétrica fornecida a ele escapa através da ponta.

Atualmente sabemos que o fenômeno que foi denominado de poder das pontas, ocorre porque, em um condutor eletrizado, a carga tende a se acumular nas regiões pontiagudas.

Assim, se aumentarmos continuamente a carga elétrica no condutor, a intensidade do campo elétrico em torno dele aumentará também gradativamente. Portanto, será nas proximidades da região pontiaguda que o ar se tornará condutor e, conseqüentemente, será através da ponta que a carga elétrica se escoará.

O poder das pontas encontra uma importante aplicação na construção dos pára-raios que, como você deve saber, foram inventados pelo cientista americano Benjamin Franklin no século XVIII.

Este cientista observou que os relâmpagos eram muito semelhantes às centelhas elétricas que ele via saltar entre dois corpos eletrizados em seu laboratório. Suspeitou, então, que os raios fossem enormes centelhas causadas por eletricidade que, por algum processo, desenvolvia-se nas nuvens. Para verificar sua hipótese, ele realizou uma perigosa experiência que se tornou famosa. Durante uma tempestade, Franklin empinou um papagaio de papel (pipa) na tentativa de transferir a eletricidade, que ele acreditava existir nas nuvens, para alguns aparelhos de seu laboratório. Ligando a linha do papagaio a estes aparelhos, Franklin verificou que eles adquiriam carga elétrica, comprovando que as nuvens realmente estavam eletrizadas.

Conhecendo o fenômeno do poder das pontas, Benjamin Franklin teve, então, a idéia de construir um dispositivo que exercesse uma proteção contra os efeitos desastrosos que os raios costumam provocar. 

Este dispositivo, o pára-raios, consiste essencialmente em uma ou várias pontas metálicas, e deve ser colocado no ponto mais elevado do local a ser protegido. O pára-raios é ligado à terra por meio de um bom condutor (fio metálico grosso) que normalmente termina em uma grande placa enterrada no solo. Quando uma nuvem eletrizada passa sobre o local onde o pára-raios foi colocado, o campo elétrico estabelecido entre a nuvem e a Terra torna-se muito intenso nas proximidades de suas pontas. Então, o ar em torno das pontas ioniza-se, tornando-se condutor e fazendo com que a descarga elétrica se processe através destas pontas. 

Em outras palavras, há maior probabilidade do raio cair no pára-raios do que em outro local da vizinhança. Naturalmente, como o pára-raios está ligado ao solo, a carga elétrica que ele recebe da nuvem é transferida para a terra sem causar danos. Estudos estatísticos mostram que a ação protetora do pára-raios se estende a uma distância aproximadamente igual ao dobro de sua altura.