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Construindo uma Pilha (ART4228)

Este é um artigo didático destinado ao ensino de tecnologia nos níveis fundamental e médio, ou ainda para oficinas makers (fala você mesmo) utilizando material de sucata ou de uso geral. O artigo faz parte do livro Experiências e Passatempos com Eletricidade.

ART2064S

Construção de uma pilha — Coloquem em um recipiente de água, 300 g de sal amoníaco (cloreto de amônio) e o dissolva bem. Tomem dois bastões — um de zinco e outro de carvão — de 10 centímetros de comprimento cada um, e neles se enrosque um pedaço de arame de cobre com uma das pontas bem limpa. Façam dois buracos num pedaço de "presspahn" ou de fibra grossa, introduzindo por eles os dois bastões, que constituirão um elemento. Submerja esse elemento na solução — eletrólito — Na figura 1 pode-se ver a pilha completa.

 

 

FIG. 1 - Uma pilha simples.
FIG. 1 - Uma pilha simples.

 

Novamente podemos pensar numa versão moderna com materiais que podem ser obtidos com muito mais facilidade. O bastão de carvão, por exemplo, pode ser dobre. Na verdade em lugar dos bastões podemos usar duas chapinhas de metal (cobre e zinco) e a solução pode ser ácido sulfúrico diluindo ou na sua falta, até mesmo água e sal.

 

Fechando o circuito, ou seja; ligando-se as pontas dos arames, seja diretamente (inconveniente), seja a um instrumento, a pilha começará a gerar corrente elétrica. Pode-se construir uma pilha mais potente, vertendo-se num vaso que contenha água, lentamente e com muito cuidado, 30 g de ácido sulfúrico e mexendo com precaução, ao mesmo tempo, com um bastão de vidro. Se for empregada esta solução, deve-se retirar dela o elemento, assim que se terminar de usar a pilha. Deve-se deitar o ácido na água e não a água no ácido, porque esta alternativa é perigosa. Assim mesmo, deve-se deitar o ácido pouco a pouco, esperando que o líquido perca a temperatura que adquire cada vez que se verte ácido.

 

A versão com ácido é dada aqui. No site temos diversos artigos eu ensinam a montar pilhas e também a construir circuito para detectar a energia elétrica gerada.

 

Como construir uma pilha de melhor qualidade — Se bem que a pilha que acabamos de descrever gere eletricidade, tem o inconveniente de se polarizar rapidamente, e isto faz com que diminua o fluxo de corrente logo depois de se haver fechado o circuito. Deve-se isto à formação de bolhas de gás ao redor do bastão de carvão, o que impede que a solução — eletrólito — atue sobre ele.

Se for usada como eletrólito a solução de sal amoníaco, conforme ficou descrito anteriormente, coloque num saquinho de musselina de 3 cm de diâmetro e aproximadamente do mesmo comprimento do bastão de carvão, 30 g de bióxido de manganês. Ponha o bastão de carvão dentro do saquinho de musselina atando-o convenientemente, como o indica a fig. 2.

 

FIG. 2  - Pilha aperfeiçoada.
FIG. 2 - Pilha aperfeiçoada.

 

 

Esta versão é para quem tenha acesso aos materiais usados, por exemplo, para ser construída no laboratório de química da escola.

 

Introduza o bastão de carvão e o de zinco no suporte de fibra e, submergindo-os na solução de sal amoníaco, ficará assim pronta a pilha. Se a solução usada for de ácido sulfúrico, deve-se amalgamar o bastão de zinco; consegue-se isto lavando-o com uma fraca solução de ácido sulfúrico, para fazer com que desapareça a graxa, e esfregando-o depois com mercúrio até que fique completamente recoberto com uma camada desse metal. Nada é preciso fazer com o bastão de carvão.

 

Como construir uma pilha seca — É possível construir uma pilha seca; mas se for só para gerar corrente e não para experimentar sua construção, economizará tempo e dinheiro comprando uma já pronta. Para quem quiser construí-la, damos em seguida os detalhes necessários:

Construa um copo ou cilindro de zinco de uns 5 cm de diâmetro e 15 cm de altura, o qual não só servirá de material ativo, como também para conter os ingredientes químicos e o bastão de carvão. Pratique neste, um orifício, ao qual se parafusará um terminal, para ligar o arame. Também é necessário soldar um terminal ao cilindro de zinco.

Misture 100 gr de óxido de zinco, 100 gr de cloreto de zinco, 100 gr de sal amoníaco, 200 g de bióxido de manganês e 1.200 g de gesso, em um almofariz perfeitamente seco, adicionando um pouco de água para formar uma pasta.

Encha-se o cilindro de zinco com esta mistura até a altura de 5 cm aproximadamente; coloque-se o bastão de carvão no centro e termine-se de encher o cilindro com a mistura — substância ativa — até chegar a uns 2 cm da boca. Completam-se estes 2 em com lacre, o qual evitará que se evapore a substância ativa e manterá fixo o bastão de carvão. Pode-se ver um corte da pilha na fig. 3.

 

FIG. 3 - Corte de uma pilha seca.
FIG. 3 - Corte de uma pilha seca.

 

 

Neste caso, o material usado também não é simples de obter. O bastão de carvão pode ser obtido de pilhas grandes gastas, mas deve-se abrir a pilha com cuidado lembrando que as substâncias do seu interior são tóxicas. Lave-o bem depois de retirado;

 

Como construir unia bateria — Quando se deseja obter corrente suficiente para fazer funcionar passatempos elétricos, é necessária uma bateria de umas quatro pilhas pelo menos, ligadas em série, como se vê na fig. 4. A ligação em série faz-se da seguinte maneira: liga-se um arame ao primeiro terminal ou negativo (-) da primeira pilha, deixando sua outra ponta solta ; em seguida ligam-se sucessivamente entre si o bastão de carvão ou positivo (+) ao terminal negativo ou zinco da segunda pilha ; o carvão deste ao zinco da terceira, etc., de modo que no fim, ficará livre, naturalmente, o arame ligado ao carvão da última pilha; isto é, que só terá ficado livre um ara-me ligado ao negativo da primeira pilha e um arame ligado ao positivo da última. São essas pontas livres as que se ligam aos aparelhos. Para evitar que a bateria se descarregue inutilmente, desliguem-se as pilhas cada vez que se haja terminado de utilizá-la.

 

FIG. 4 - Pilhas ligadas em série.
FIG. 4 - Pilhas ligadas em série.

 

 

Em nossos dias contamos com suportes de 2, 4 ou mais pilhas comuns que ao serem encaixadas já ficam ligadas em série. Será interessante ter um suporte de 4 pilhas pequenas para usar em experimentos de eletricidade, eletrônica e nas versões mais modernas com uma matriz de contatos (veja nosso Manual Maker).

 

Diferentes modos de ligar as pilhas — Uma corrente elétrica, da mesma forma que uma corrente d'água, tem quantidade e pressão. A quantidade de eletricidade que flui através de um circuito é medida em ampère, denominando-se então amperagem (intensidade) à quantidade; a pressão é medida em volt e, em consequência, denomina-se voltagem (tensão) à pressão.

 

Esse conceito é estudado no nosso Curso Básico de Eletrônica.

 

A quantidade de corrente ou intensidade que qualquer classe de pilha pode fornecer dependerá inteiramente da superfície dos elementos de que se compõe, ao passo que a pressão ou tensão depende do número de pilhas que se liguem.

Uma pilha comum fornece geralmente de 1 1/2 até 2 volts, no máximo. Necessitando-se de pressão ou tensão considerável, ligam-se em série certo número de pilhas, como se vê na fig. 4. Mas, necessitando-se de grande quantidade de corrente ou intensidade, será necessário empregar uma pilha de grande tamanho ou ligar em paralelo várias pilhas, como mostra a fig. 19. Neste caso, todos os terminais soldados ao zinco são ligados entre si de um lado e todos os terminais ligados ao carvão são ligados também entre si, do outro lado.

 

 

Figura 5 – Pilhas ligadas em paralelo
Figura 5 – Pilhas ligadas em paralelo

 

 

Por motivos que explicamos em nosso Curso Básico de Eletrônica a ligação de pilhas ou baterias em paralelo não é muito recomendada.

 

 

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