MEDEA é o nome de uma figura da mitologia Grega universalmente divulgada pela tragédia homónima, escrita por Eurípides (480 BC-406 BC). Contudo, no presente contexto é o acrónimo para designar um projecto, dinamizado pela SPF, que será realizado por alunos de várias escolas secundárias do País e que visa medir o campo eléctrico e magnético no meio ambiente.
Objectivo
O projecto MEDEA visa medir os campos eléctricos e magnéticos de muito baixa frequência (0 a 300 Hz) que são produzidos por qualquer equipamento ou circuito eléctrico. Em particular, os alunos vão ser encorajados a efectuar medições destes campos na escola, no seu ambiente doméstico e na vizinhança de linhas de transporte de energia eléctrica. Para além disso serão encorajados a procurar informação cientificamente credível sobre os eventuais efeitos destes campos na saúde humana.
Implementação
As escolas participantes no MEDEA recebem um medidor de campo eléctrico e magnético que devem usar durante o desenvolvimento do projecto. A SPF disponibilizará toda a informação necessária à implementação do projecto MEDEA. Nomeadamente, existirá o acesso a um site que permite a simulação de experiências de electromagnetismo, designado por O Laboratório de Faraday . Na página MEDEA existe um mapa de Portugal sobre o qual vão ser colocados os nomes das escolas participantes. A cada um desses nomes estará associada uma ligação para uma página existente no servidor da escola. Nesse servidor cada grupo participante apresentará o desenvolvimento do seu projecto, nomeadamente deverá apresentar os resultados das suas medições e os seus comentários.
Augusto Barroso
Maria da Conceição Abreu
Maria José Ribeiro Gomes
Agradecimento
A SPF agradece o apoio da REN, Redes Energéticas Nacionais.
1 - Escola Secundária Dr. Serafim Leite - Professor Responsável: Alberto Ferreira da Silva Rua Manuel Luís da Costa 3700-179 São João da Madeira
2 - Escola Secundária c/3º CEB de Oliveira do Bairro - Professor Responsável: Joaquim Almeida Rua dos Colégios 3770-855 Oliveira do Bairro
3 - Escola Secundária Dom Manuel Martins - Professor Responsável: Paulo Miguel Martins Av. António Sérgio 2914-505 Setúbal
4 - Escola 2,3/S Pe. Mauricio de Freitas (EBS das Flores) - Professora Responsável: Ana Cristina Salvador Rua de Santa Catarina s/n - Apartado 13 9970-336 Santa Cruz das Flores, Açores
5 - Escola Secundária da Amadora - Professor Responsável: Alberto Antunes Avenida Alexandre Salles 2720-012 Amadora
6 - Colégio Académico - Professor Responsável: Pedro Sousa Avenida da República 13 1050-185 Lisboa
7 - Escola Secundária /3º Ciclo José Cardoso Pires - Professora Responsável: Teresa Mimoso R. Vergílio Ferreira, Torres da Bela Vista 2660-350 Stº António dos Cavaleiros
8 - Agrupamento de Escolas José Sanches de Alcains - Professores Responsáveis: Jorge Manuel Lopes Sousa Barata e Anabela Moura Rua José Sanches Roque 6005-113 ALCAINS
9 - Agrupamento de Escolas de Moimenta da Beira - Professor Responsável: Nuno Miguel Azevedo Fernandes Av. Dr. João Lima Gomes, 3 3620-360 Moimenta da Beira
10 - Escola Secundária com 3º ciclo D. Manuel I - Beja - Professor Responsável: António Manuel Bule Malveiro R S João Deus, Beja 7800-478 Beja
11 - EPAMG- Esc. Profissional Artistica da Marinha Grande - Professor Responsável: Jorge Silva Novo Praça Stephens 2, Apartado 355 2430-904 Marinha Grande
12 - Escola Secundária D. Inês de Castro - Alcobaça - Professor Responsável: António José Martins Rua Costa Veiga 2460-028 - Alcobaça
13 - E. B./ S D. Sancho II - Alijó - Professor Responsável: Jorge Pinto Avenida 25 de Abril 5070-012 Alijó
14 - Agrupamento de Escolas António José de Almeida - Professora Responsável: Ana Paula Fernandes Rua Dr. Homero Pimentel, nº1 3360-344 Penacova
15 - Escola Secundária Henrique Medina - Professor Responsável: Jorge Andrade Silva Av. Dr. Henrique de Barros Lima 4740-203 Esposende
16 - Escola Secundária /3 de Amares - Professor Responsável: Rui Manuel Vila-Chã Baptista Rua da Escola Secundária, nº 73 4720-143 Besteiro AMR
17 - Escola Secundária do Restelo - Professor Responsável: Luís Barreiros do Rosário Rua Antão Gonçalves 1400 Lisboa
18 - Escola secundária da Batalha - Professor Responsável: Bruno Conde Rua da Freiria 2440-062 Batalha
19 - Escola Secundária de Lousada - Professor Responsável: Anibal Pires Rua Dr. Mário Soares, 194 4620-493 Lousada
20 - Escola Secundária com 3º Ciclo do Ensino Básico de José Estevão - Professor Responsável: José Alberto Costa Av. 25 de Abril 3811-911 Aveiro
A electricidade e o magnetismo são propriedades intrínsecas da matéria. Existiram sempre, mesmo antes do Homem as conhecer e de aprender a criar correntes eléctricas e a desenvolver toda a tecnologia que a electricidade nos tem vindo a proporcionar durante os últimos cem anos. Toda a matéria, incluindo, evidentemente, os seres vivos, é feita de átomos e estes têm como seus constituintes os electrões. São estas partículas as unidades fundamentais de electricidade. Quando um corpo está carregado electricamente o que queremos dizer é que tem um excesso ou um défice de electrões. No primeiro caso dizemos que está carregado negativamente e no segundo caso dizemos que está carregado positivamente. Se dois corpos nestas circunstâncias forem postos em contacto os electrões que estão em excesso num fluem para o que está em défice. Temos assim uma corrente eléctrica.
Todas as correntes eléctricas criam na região circundante um campo magnético, chamemos-lhe B. Como a teoria do electromagnetismo constitui um dos capítulos melhor conhecidos de toda a Física, é possível, sabendo a corrente que passa num condutor, calcular o valor do campo B. Assim para um cabo, percorrido por uma corrente de 600 A (1), à distância de 30 metros teremos um campo magnético de 4 µT. O campo B mede-se em tesla e µT significa micro-tesla, a milionésima parte do tesla. Será isto muito ou pouco? Esta é a primeira questão que se levanta, dado que, para a maioria das pessoas, estas unidades pouco dizem. Por outro lado, pequeno e grande são conceitos relativos. Um litro de água pode ser muito, se a tiver que beber toda de uma vez, mas é manifestamente pouco para tomar banho. Tentemos portanto encontrar um termo de referência. O nosso planeta, onde todos habitamos, tem um campo magnético. Com efeito, a Terra funciona como um gigantesco íman, cujo pólo norte (2) se situa algures no Canadá, no local com coordenadas 82º N, 114º W e cujo pólo sul está na região do globo diametralmente oposta. O valor do campo magnético Terrestre não é o mesmo em todos os locais, em média é de cerca de 50 µT. Em Lisboa o seu valor é cerca de 44 µT ao passo que em Londres é de cerca de 48 µT. Já temos aqui um primeiro termo de comparação. Um cidadão que em Lisboa viva a 30 metros daquela hipotética linha de alta tensão onde passa uma corrente de 600 A, está exposto a um acréscimo de 4 µT ao campo magnético natural, passando de 44 µT para 48 µT. Esta variação corresponde ao mesmo acréscimo a que ele ficaria exposto se fosse viver para Londres.
Talvez fosse oportuno recordar que o valor máximo medido na famosa linha de alta tensão, Fanhões Trajouce, foi de 2,5 µT!
Contudo, devo referir que existe uma diferença fundamental entre o campo magnético da Terra e o que é produzido pela linha de alta tensão. O primeiro é praticamente independente do tempo, é constante no tempo, ao passo que o segundo varia com o tempo com uma frequência de 50 ciclos por segundo. Imagine o leitor que o campo magnético, num certo ponto do espaço, é representado por uma seta com um determinado tamanho. Este tamanho, cujo valor máximo são os tais 4 µT, varia periodicamente no tempo. Se num dado instante a seta tem o valor máximo e está virada para cima, ao fim de um duzentos avos do segundo o campo é nulo, passado o mesmo intervalo de tempo tem outra vez o valor máximo mas está a apontar para baixo, ao fim de outro intervalo de tempo igual volta a ser nulo e, finalmente, passados outros duzentos avos do segundo volta à posição inicial. Portanto demora um cinquenta avos do segundo para voltar ao valor inicial e durante esse período atingiu duas vezes o valor máximo e anulou-se duas vezes. Se fosse um objecto a rodar estaria a dar cinquenta voltas por segundo.
Será que esta variação temporal é importante? Vamos ver que sim. Na verdade, uma outra equação fundamental da Física permite-nos afirmar que quando o campo magnético varia com o tempo pode criar uma corrente eléctrica. Para sermos mais precisos consideremos que colocamos um fio circular com 10 cm de raio, num plano perpendicular a um campo B. Nessa situação, o campo eléctrico induzido, o tal que vai produzir uma corrente eléctrica, também varia com o tempo e o seu valor máximo é de 63 µV/m (3). Será desta ordem de grandeza o campo eléctrico, induzido no interior do corpo humano, pelo campo magnético da linha de alta tensão. Se o campo não variar no tempo, como é o caso do campo magnético terrestre, este efeito não existe.
Mais uma vez temos que averiguar se o valor obtido é grande ou pequeno. Vou responder a essa questão de duas maneiras. Vejamos a primeira. Anteriormente referi que a corrente induzida é consequência do campo que atravessa o anel ser variável no tempo. Na verdade simplifiquei o problema. O que é preciso que varie com o tempo é o produto do campo B pela área delimitada pelo fio. Quer isto dizer que podemos obter o mesmo efeito com um campo constante e variando aquela área. Assim é na verdade. Podemos então calcular qual seria o campo induzido no corpo humano para um indivíduo que corresse no campo magnético terrestre. Admitindo que correria ao longo do equador com uma velocidade de 1 metro por segundo experimentaria um campo eléctrico induzido da ordem de 32 µV/m. Como se vê um valor cerca de metade daquele que estimámos para o efeito da hipotética linha de transporte, 63 µV/m, e se o leitor quiser igualar este valor bastar-lhe-á correr a 7,2 quilómetros por hora. É claro que pode ir de bicicleta, a Física é a mesma!
O meu segundo argumento faz apelo ao conhecimento que temos sobre os campos eléctricos no interior do corpo humano devido ao próprio movimento da matéria. Grande parte do corpo humano é constituída por fluidos, água na sua maior parte. Num fluido as partículas que o constituem não estão paradas. Antes pelo contrário estão em movimento incessante, com uma certa velocidade média que é tanto maior quanto maior for a temperatura do corpo. Quando sopramos a sopa para a arrefecer o que fazemos é favorecer as moléculas de água com maior velocidade a abandonarem o prato. Deste modo baixamos a velocidade média das que ficam no prato e a sopa fica mais fria. Nos fluidos do corpo humano algumas das partículas são iões, têm carga eléctrica. Então, como consequência deste movimento desordenado é possível estimar valores para o campo eléctrico no interior do corpo da ordem de 20.000 µV/m. Temos portanto valores naturais mais de trezentas vezes superiores aos efeitos induzidos pelo campo magnético das linhas de transporte.
Descrevi, de uma forma resumida, os efeitos provocados pelo campo magnético criado pelas linhas de alta tensão. Têm efeito sobre o corpo humano? Sim. É este efeito significativo? Não.
Quero ainda fazer um último comentário. Em Ciência não se mede um efeito zero. Ou se mede uma grandeza e se diz que o seu valor é x ou, quando não se detecta diz-se isso mesmo. Até à precisão que temos não medimos nada, isto é, o efeito é inferior a essa precisão. Por outro lado, a Ciência estuda o mundo que existe. Nunca pode provar que uma determinada coisa não existe. Pedir à Ciência que prove que não existem efeitos adversos sobre a saúde dos campos eléctricos e magnéticos é o mesmo que lhe pedir que prove a não existência de fadas. Se o leitor quiser acreditar em fadas nenhum cientista do mundo o vai demover. Foi para os outros, para os que não acreditam em fadas nem em bruxas, que escrevi estas linhas.
Augusto Barroso
1 - A, símbolo de ampere, unidade de intensidade de corrente eléctrica.
2 - Usualmente chama-se pólo norte magnético mas é fisicamente um pólo sul.
3 - O campo eléctrico mede-se em V/m, volt por metro. Tal como anteriormente o prefixo µ significa micro, a milionésima parte.
Opinião do Presidente da SPF - Campo Eléctrico no Meio Ambiente
Num dia de céu azul, no meio da planície alentejana, afastado de qualquer casa ou linha de alta tensão, o campo eléctrico tem o valor de cerca de 100 V/m. Dito de outra maneira: entre o solo e um ponto a dois metros de altura existe uma diferença de potencial de 200 V. Já tinha imaginado que entre os seus pés e a sua cabeça poderia existir uma diferença de potencial de quase duzentos volt? E se pegarmos numa torradeira, separarmos os dois fios, ligarmos um fio ao chão e colocarmos o outro fio a dois metros de altura, será que podemos fazer torradas? Qualquer pessoa responderá a esta pergunta dizendo que não. Possivelmente pensa que se fosse possível já alguém tinha divulgado este segredo para deixar de pagar as facturas da EDP. Mas, não estamos fartos de saber que a EDP nos coloca em casa a electricidade a uma tensão de 220 V? Será que os vinte volt que faltam é que fazem a diferença? Se fosse assim bastava pôr o fio a dois metros e vinte centímetros! Nada disto. A razão não tem que ver com a diferença de potencial, tem que ver com a corrente eléctrica, isto é, com o movimento das cargas eléctricas. O que torra o pão é o calor libertado na resistência da torradeira pela passagem da corrente.
No exemplo da torradeira, com o fio no ar e o outro no chão, não existe corrente eléctrica. Para existir corrente teria que existir no circuito um dispositivo, chamado fem, (força electromotriz) que disponibilizasse as cargas eléctricas. Uma bateria de automóvel, por exemplo, é um destes dispositivos. Entre os seus terminais temos uma diferença de 12 V, mas a bateria, devido às reacções químicas que têm lugar no seu interior, pode fornecer cargas eléctricas. Então, se ligarmos aos terminais dois fios e fecharmos o circuito através de uma resistência, vai existir corrente eléctrica.
O corpo humano é um condutor. A maior ou menor facilidade dos condutores para conduzirem corrente eléctrica é dada por um parâmetro chamado condutibilidade, σ. Assim, para o cobre temos σ=6*107 (Ω m)-1. Diferentes tecidos do corpo humano têm condutibilidades diferentes, mas sempre da ordem das centenas de milhões de vezes mais pequenas. Por exemplo, o líquido cerebroespinal tem σ=1,5 (Ω m)-1.enquanto que para a pele seca temos um valor de à que é ainda cerca de dez milhões de vezes menor. Mesmo com estas condutibilidades, quando o leitor estiver de pé na planície alentejana no tal dia de Verão, a sua cabeça não estará a 200 V mas sim ao potencial da Terra, zero volt e, do mesmo modo que a torradeira não faz torradas, o seu corpo não sofre qualquer efeito.
Consideremos agora a questão do campo eléctrico criado pelas linhas de alta tensão. A primeira diferença é que, por baixo de uma dessas linhas a dois metros do chão, teremos um potencial de dois ou três milhares de volt. Se fosse só esta a diferença continuávamos a não ter corrente eléctrica. Contudo, não é assim. O campo eléctrico produzido pela linha de transporte é variável no tempo, com uma frequência de 50 ciclos por segundo (50 Hz). Sendo assim, as leis da Física dizem-nos que esta variação do campo eléctrico com o tempo vai induzir uma corrente eléctrica. Então o corpo da pessoa situada de pé debaixo da linha de alta tensão vai ser percorrido por uma corrente cuja densidade é da ordem de 5 µA/m2 para um campo de 2 kV/m, ou seja, para um condutor cilíndrico de 10 cm de raio teríamos uma intensidade de corrente de I=0,15 µA (=0,00000015 A).
Depois de tantos números o leitor estará a perguntar: qual é o efeito desta corrente induzida? O mesmo de qualquer outra corrente injectada no corpo através de dois eléctrodos. Sabe-se que o limiar para sentir um choque é variável de pessoa para pessoa, mas situa-se à volta de 300 µA, duas mil vezes o valor estimado anteriormente! Para uma corrente com uma intensidade quatro vezes maior existirá para todas as pessoas uma sensação de choque, mas sem perda de qualquer controlo muscular. Se continuarmos a aumentar a corrente, a cerca de 0,1 A poderá ocorrer quebra do ritmo cardíaco com possível fibrilação ventricular. Em resumo, se o leitor estiver perto de uma linha de alta tensão não vai sentir nada. Apenas se tiver uns bons sapatos isoladores poderá impedir que a corrente induzida se escoe para a Terra. Neste caso, se tocar depois numa superfície metálica sentirá um pequeno choque parecido ao que sente quando está sentado no seu automóvel com uma camisola de fibra e depois sai do carro e fecha a porta.
Debaixo da linha de alta tensão não dá para fazer torradas mas podemos acender, ainda que com intensidade luminosa reduzida, uma lâmpada fluorescente. É verdade. Vamos perceber porquê. O ar é constituído por uma mistura de gases e cada molécula desses gases é electricamente neutra. Contudo, existe sempre uma pequena fracção que perdeu alguns electrões, tornando-se electricamente positiva, e, por outro lado, estes electrões agora livres estão disponíveis para, sob a acção do campo eléctrico, se porem em marcha. Como o campo eléctrico é mais intenso perto da linha as cargas que aí se encontram é que vão ser mais aceleradas. Deste modo ganham energia e ao chocarem com outras moléculas neutras arrancam-lhes electrões e produzem mais cargas eléctricas. Temos então na vizinhança do cabo de alta tensão um gás ionizado, um plasma. Como o campo é variável no tempo, o plasma oscila e esta oscilação produz um ruído característico. À medida que nos afastamos da linha, o campo diminui, a força a que as cargas livres ficam sujeitas é portanto menor e elas não ganham energia suficiente para provocarem novas ionizações. A zona do plasma termina. É claro que, se o campo eléctrico fosse muito mais intenso, não da ordem do milhar de volt, como nas linhas da REN, mas do milhão de volt, como acontece nas nuvens de trovoada, a ionização do ar progrediria rapidamente em efeito de avalanche e entre a nuvem e o solo produzir-se-ia uma faísca. Neste caso, a faísca é como se fosse um fio virtual percorrido por uma corrente da ordem das dezenas de milhar de amperes. Talvez seja interessante referir que o primeiro tipo de descarga, chamada corona, também ocorre na natureza. É bem conhecido desde os primeiros anos das navegações o aparecimento de uma luminosidade nos mastros das caravelas. Esta luminosidade é o plasma de corona, agora produzido pelo campo eléctrico natural. Entre os marinheiros é conhecido por fogo-de-santelmo.
As lâmpadas fluorescentes tiram partido da emissão de luz produzida por este efeito de descarga num gás rarefeito. Então, quando colocadas no campo eléctrico de uma linha de alta tensão, produzem no seu interior um fogo-de-santelmo. Contudo, deste facto não se pode deduzir qualquer perigosidade. Apenas podemos concluir que vimos o "lume vivo que a marítima gente tem por santo".
«Vi, claramente visto, o lume vivo
Que a marítima gente tem por santo,
Em tempo de tormenta e vento esquivo,
De tempestade escura e triste pranto.»
SPECTRA NF-5030: Analizador de espectros electromagnéticos
Esta descrição resumida serve apenas como uma primeira abordagem na utilização do equipamento para medidas simples. Para medições que envolvam operações mais complexas sugerimos a leitura do manual completo do equipamento.
Funcionamento
Ligar o equipamento, pressionando no botão on/off.
O instrumento irá proceder a uma auto-calibração, que poderá demorar vários segundos. Este processo pode ser acompanhado observando o movimento de dois pixeis na parte superior do grafico de barras. Assim que a calibração estiver concluída poderá começar a medir campos magnéticos ou eléctricos.
Pressione o botão CLR: o equipamento já está a efectuar as medições mais comuns!
Isto é: intensidade de campos magnéticos a 1D em Tesla (T) (auto-escala) na gama de frequência [45, 65] Hz.
Para alterar para as medições para 3D deverá usar a tecla 8
Para alterar o intervalo de frequência use a tecla 1 para inserir o valor mínimo e a tecla 2 para inserir o valor máximo, escolhendo com o botão das setas a escala (Hz, kHz ou MHz)
Para alterar o tipo de sensor use a tecla 7 e depois o botão das setas: poderá escolher medir campos magnéticos variáveis (Mag) em três direcções diferentes (XY-Mag, YZ-Mag, ou ZX-Mag) ou eléctricos variáveis (E-Fld)
Aviso Importante: Não molhe o equipamento nem o utilize à chuva.
