Eletricidade Básica: março 2004

domingo, 28 de março de 2004

Hans Christian Ørsted (1777 – 1851)

Hans Christian Ørsted (da; 14 de agosto de 1777 – 9 de março de 1851), foi um químico e físico dinamarquês que descobriu que correntes elétricas criam campos magnéticos. Esse fenômeno é conhecido como lei de Oersted. Ele também descobriu o alumínio, um elemento químico.

Em 1819, um inteiramente sabia aspecto de energia elétrica tornou-se aparente. Desde os dias de Gilbert pensava-se que a eletricidade e o magnetismo estavam de alguma forma relacionados. Quando Hans Oersted desviou a agulha da bússola magnética por uma colocação de um fio carregando uma corrente elétrica sobre ela, ele demonstrou a natureza dessa relação - um fio transportando uma corrente elétrica se comporta como um ímã. Oersted passou a provar, em 1820, de que o fio torna-se rodeada por um campo magnético.

quarta-feira, 24 de março de 2004

Anthony Carlisle (1768 -1840)

Sir Anthony Carlisle FRCS, FRS (Stillington, Inglaterra, 15 de fevereiro, 1768 - Londres, 02 de novembro de 1840) foi um cirurgião Inglês.

Ele nasceu em Stillington, County Durham, o terceiro filho de Thomas Carlisle e sua primeira esposa, e o meio-irmão de Nicholas Carlisle, FRS. Ele foi aprendiz de médicos em York e Durham. Em 1793 ele foi nomeado cirurgião no Hospital Westminster, em 1793, permanecendo lá por 47 anos. Ele também estudou arte na Academia Real.

Em 1800, ele e William Nicholson descobriu eletrólise, passando uma corrente voltaica através da água, decompondo-o em seus elementos constitutivos de hidrogênio e oxigênio.

Nicholson e Carlisle notaram que o volume de gás hidrogênio formado era aproximadamente o dobro do volume de oxigênio, uma evidência chave para a composição molecular da água (H2O).

Ele foi eleito membro da Royal Society em 1804. Em 1815, ele foi nomeado para o Conselho do Colégio de Cirurgiões e por muitos anos foi um curador de sua Museu Hunterian. Ele atuou como presidente da sociedade, até então o Royal College of Surgeons, em 1828 e 1839.

quinta-feira, 18 de março de 2004

William Nicholson (1753 -1815)

William Nicholson (13 dez 1753 - 21 de maio 1815) inglês, famoso químico e escritor de " filosofia natural " e química, bem como um tradutor, jornalista, editor, cientista e inventor.

Em maio de 1800, ele com Anthony Carlisle descobriu a eletrólise, a decomposição da água em hidrogênio e oxigênio pela corrente voltaica . Os dois foram, então, nomeado para um comitê de investigação química do novo Royal Institution .

Nicholson foi, em diferentes momentos, engenheiro hidráulico, inventor, tradutor e divulgador científico. Ele inventou o hidrômetro (um instrumento para medir a densidade de líquidos).

Em 1800, após tomar conhecimento da invenção da bateria elétrica pelo físico italiano Alessandro Volta , ele construiu a sua própria. Descobriu então que, ao colocar os fios da bateria em água, esta se decompõe em hidrogênio e oxigênio , que se agrupam separadamente formando bolhas nas extremidades submersas dos fios. Com essa descoberta, Nicholson tornou-se o primeiro homem a produzir uma reação química por meio da eletricidade .

Nicholson e Carlisle notaram que o volume de gás hidrogênio formado era aproximadamente o dobro do volume de oxigênio, uma evidência chave para a composição molecular da água (H2O).

Em 1797, Nicholson fundou o periódico Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts foi o primeiro periódico científico independente. O sucesso dessa publicação inspirou a criação de vários periódicos científicos concorrentes na Inglaterra , que eventualmente levaram o periódico de Nicholson à falência. A obra Introduction to Natural Philosophy (1781) , de Nicholson, foi a mais bem-sucedida de suas publicações.

terça-feira, 16 de março de 2004

Pierre Simon Laplace (1749 - 1827)

Laplace, Pierre Simon (1749-1827) era astrônomo e matemático francês , Marquês de Pierre Simon de Laplace nasceu na localidade de Beumont-en-Auge , Província da Normandia em 28 de março de 1749. Filho de um próspero fazendeiro , revelou um grande talento e perspicácia para a matemática enquanto estudava teologia na Universidade de Caen.

Embora de origem modesta , pôde estudar na Escola Militar da cidade natal, graças ao interesse de alguns vizinhos de seu pai, abastados e mais esclarecidos. Pouco depois , tornou-se professor de matemática nessa escola e, em 1767, foi para Paris , após encaminhar muitas cartas de recomendação a Jean d'Alambert , um dos matemáticos mais célebres da época. Não recebendo qualquer resposta , enviou ao mestre um trabalho sobre mecânica que lhe patenteou definitivamente o talento de jovem estudioso. Desfrutando da admiração de D'Alambert , obteve o lugar de professor da Academia Militar de Paris. Por volta de 1784 , tomou parte na organização da Escola Politécnica e da Escola Normal, e ingressou na antiga Academia de Ciências. Daí em diante, foi distinguido por vários cargos políticos de importância, entre os quais o de Ministro do Interior, com Napoleão , e o de vice-presidente do Senado, em 1803. Par e Marquês na restauração, figurou como um dos "quarenta imortais" da Academia Francesa.

Laplace foi o mais influente dentre os cientistas franceses em toda a história. Sua reputação o tornou célebre e imortal, ficando conhecido como o " Newton francês ". Sua carreira foi importante por suas contribuições técnicas para as ciências exatas, para o ponto de vista filosófico que ele desenvolveu durante sua vida e pela parcela que tomou parte na formação das modernas disciplinas científicas. Seus últimos anos de vida foram vividos em Arcueil , onde ele e um amigo químico chamado Bertholet encontravam-se associados a um círculo filosófico conhecido como Société d'Arcueil. Laplace aparentemente encontrou uma extensão anormal da modéstia quando estava vivendo seus últimos momentos na cama , onde ele pronunciou : " O conhecimento que temos das coisas é pequeno, na verdade , quando comparado com a imensidão daquilo em que ainda somos ignorantes ".

domingo, 14 de março de 2004

Volta, Alessandro Giuseppe (1745 - 1827)

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (Como, 18 de fevereiro de 1745 — Como, 5 de março de 1827) foi um físico italiano, conhecido especialmente pela invenção da pilha elétrica.

Volta nasceu e foi educado em Como, Itália, onde se tornou professor de física na Escola Real em 1774. Sua paixão foi sempre o estudo da eletricidade. De vi attractiva ignis electrici ac phaenomenis inde pendentibus foi seu primeiro livro científico.
Apesar de sua genialidade desde jovem, começou a falar somente aos quatro anos de idade. Em 1751, com seis anos de idade, foi encaminhado pela família para a escola jesuítica, pois era de interesse familiar que seguisse carreira eclesiástica, porém, em 1759, com quatorze anos decidiu estudar física, e dois anos depois abandonou a escola jesuítica e desistiu da carreira eclesiástica. Em 1775 aprimorou o eletróforo, uma máquina que produz eletricidade estática. Volta é comumente creditado como o inventor dessa máquina que foi de fato inventada três anos antes.

Estudou a química de gases entre 1776 e 1778. Após ler um ensaio de Benjamin Franklin sobre "ar inflamável" e cuidadosamente procurá-lo na Itália, Volta descobriu o metano. Em novembro de 1776 Volta encontrou metano no Lago Maior; em 1778 ele conseguiu isolar o metano.

Em 1779 tornou-se professor de física na Universidade de Pavia, posição que ocupou por 25 anos. Em 1794 Volta casou com Teresa Peregrini, filha do conde Ludovico Peregrini. O casal teve três filhos.

Em setembro de 1801 Volta viajou até Paris aceitando um convite do próprio imperador Napoleão Bonaparte, para mostra as características de seu invento (a pilha) no Institut de France. E, em honra ao seu trabalho no campo de eletricidade, Napoleão nomeou Volta conde em 1810.

Em 1815, o imperador da Áustria nomeou Volta professor de filosofia na Universidade de Pádua. Volta está enterrado na cidade de Como, Itália. O "Templo Voltiano" perto do Lago Como é um museu devotado ao trabalho do físico italiano: seus instrumentos e publicações originais estão à mostra lá.

A invenção da pilha voltaica por Alessandro Volta foi o marco fundador do eletromagnetismo moderno, pois forneceu pela primeira vez na história uma fonte contínua e estável de corrente elétrica — superando as antigas máquinas eletrostáticas, que apenas descarregavam faíscas breves.

Figura 02: Estrutura da Pilha Voltaica de Alessandro Volta. Fonte: duncan1890 / Getty Images.

Principais implicações da Descoberta:

Resolução do debate Galvani vs. Volta: Luigi Galvani acreditava na existência de uma "eletricidade animal" intrínseca aos tecidos vivos. Volta provou que os músculos do sapo atuavam apenas como condutores e detectores sensíveis, e que a diferença de potencial elétrico vinha do contato entre dois metais distintos mediados por um condutor úmido (eletrólito).
Estrutura da Pilha: O dispositivo consistia no empilhamento alternado de discos de zinco e cobre (ou prata), intercalados com pedaços de cartão ou tecido embebidos em água salgada ou solução ácida. O empilhamento em série multiplicava a tensão total gerada.
Avanços científicos imediatos: A disponibilidade de corrente contínua abriu caminho quase imediato para a eletrólise (descoberta da separação de água em oxigênio e hidrogênio por Nicholson e Carlisle em 1800, e o isolamento de novos elementos químicos por Humphry Davy) e, anos mais tarde, para os experimentos eletromagnéticos de Hans Christian Ørsted e Michael Faraday.

Em 1881, uma unidade elétrica fundamental, o volt, foi nomeada em homenagem a Volta. Volta aparecia nas antigas notas de dez mil liras italianas, hoje fora de circulação. Também em sua homenagem, uma cratera lunar recebeu este nome.

quarta-feira, 10 de março de 2004

Luigi Galvani (1737 - 1798)

Luigi Galvani (Bolonha, 9 de Setembro de 1737 — Bolonha, 4 de Dezembro de 1798) foi um médico, investigador, físico e filósofo italiano.

Fez uma das primeiras incursões do estudo de bioeletricidade, um campo que ainda hoje estuda os padrões elétricos e sinais do sistema nervoso. Foi professor de anatomia da Universidade de Bolonha, cidade onde viveu e morreu.

Em seus estudos, dissecando rãs em uma mesa, enquanto conduzia experimentos com eletricidade estática, um dos assistentes de Galvani tocou em um nervo ciático de uma rã com um escalpelo metálico, o que produziu uma contração muscular (como uma câimbra) na região tocada sempre que eram produzidas faíscas em uma máquina eletrostática próxima. Tal observação fez com que Galvani investigasse a relação entre a eletricidade e a animação - ou vida. Por isso é atribuída a Galvani a descoberta da bioeletricidade.

Os experimentos de Luigi Galvani em 1780 marcaram o nascimento da bioeletricidade e abriram caminho direto para a invenção da pilha elétrica moderna.

Figura 02: Experimento de contração muscular de Galvani. Fonte: Science & Society Picture Library / SSPL via Getty Images

A interpretação original de Galvani gerou um dos debates científicos mais famosos da história:

A tese de Galvani ("Eletricidade Animal"): Ele acreditava que os tecidos vivos retinham um fluido elétrico inerente ("eletricidade animal"). Para ele, os metais funcionavam apenas como condutores que fechavam o circuito, liberando a energia armazenada nos nervos e músculos.
A contraproposta de Alessandro Volta: Físico e contemporâneo de Galvani, Volta percebeu que a corrente não vinha do animal, mas sim do contato entre dois metais diferentes (como ferro e cobre, ou latão e prata) mediados pelos fluidos salinos do tecido do anfíbio (que atuavam como eletrólito).

Ao tentar provar sua hipótese contra a teoria de Galvani, Alessandro Volta empilhou discos alternados de zinco e cobre intercalados com panos embebidos em água salgada, criando em 1800 a primeira bateria química da história (a pilha voltaica).

Embora Volta estivesse correto sobre a origem da corrente nos circuitos com dois metais, Galvani não estava de todo errado: ele foi o primeiro a demonstrar que os impulsos nervosos e a atividade muscular dependem de sinais elétricos intrínsecos, fundando o campo da eletrofisiologia.

Watt, James (1736-1819)

James Watt (1736-1819) foi um engenheiro mecânico e matemático escocês. Aperfeiçoou a máquina a vapor inaugurando “a era do vapor na Revolução Industrial na Inglaterra”. Seu nome foi dado à unidade de potência de energia – “watt”.

James Watt nasceu em Greenock, na Escócia, no dia 19 de janeiro de 1736. Filho de um próspero construtor naval e fabricante de instrumentos náuticos aprendeu a maior parte de seus conhecimentos na oficina do pai, onde iniciou trabalhando e fazendo instrumentos matemáticos, mas seu maior interesse era a máquina a vapor.

Com 18 anos, ao decidir seguir a carreira de fabricante de instrumentos científicos, foi para Londres como aprendiz de mecânica especializado na construção de instrumentos, mas em menos de um ano retornou à Escócia por motivos de saúde.

Em 1757 mudou-se para Glasgow, na época um grande centro industrial, quando foi contratado como reparador e fabricante de instrumentos matemáticos no laboratório da Universidade de Glasgow, onde começou a desenvolver diversos trabalhos técnicos e científicos.

Máquina a vapor e condensador

Em 1763, James Watt abriu sua oficina e recebeu para consertar uma máquina a vapor do tipo Newcomen, a mais avançada da época. Começou a observar as falhas da máquina a vapor criada por Thomas Newcomen.

Observou que a perda de grandes quantidades de calor era o defeito mais grave da máquina, e idealizou então o condensador, seu primeiro grande invento, dispositivo que seria mantido separado do cilindro, mas conectado a ele.

No condensador a temperatura do vapor seria mantida baixa (cerca de 37º C), enquanto que no cilindro permaneceria elevada. Procurou alcançar o máximo de vácuo no condensador.

Watt fechou o cilindro, que antes permanecia aberto, eliminou totalmente o ar e criou uma verdadeira máquina a vapor. Foi o primeiro a utilizar os monômetros de mercúrio para a verificação da elasticidade do vapor nas caldeiras.

Em 1769 obteve sua primeira patente do invento e de vários aperfeiçoamentos por ele criados. Depois de registrar a patente de sua invenção associou-se a Matehew Boulton, um industrial de Birmingham e deu início à construção das máquinas projetadas por ele.

A descoberta de James Watt inaugurou o que os historiadores chamaram de “A era do vapor na Revolução Industrial da Inglaterra”.

Foi mundialmente reconhecido e em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de potência de energia – “Watt”.

domingo, 7 de março de 2004

Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806)

Charles Augustin de Coulomb (Angoulême, 14 de junho de 1736 — Paris, 23 de agosto de 1806) foi um físico francês.

Em sua homenagem, deu-se seu nome à unidade de carga elétrica, o coulomb. Engenheiro de formação, Coulomb foi principalmente físico. Publicou 7 tratados sobre eletricidade e magnetismo, e outros sobre torção, atrito entre sólidos. Experimentador genial e rigoroso, realizou uma experiência histórica com uma balança de torção para determinar a força exercida entre duas cargas elétricas (lei de Coulomb).Durante os últimos quatro anos da sua vida, foi inspetor geral do ensino público e teve um papel importante no sistema educativo da época.
Coulomb desenvolveu uma teoria de atração e repulsão entre corpos de mesma carga elétrica e contrária. Ele empiricamente mostrou que uma relação inversa existente entre tais forças. Ele também estudou a natureza dos condutores perfeitos e dielétricos, concluindo que não havia dielétrico perfeito, pois cada substância iria conduzir eletricidade além de um certo limite.

A balança de torção desenvolvida por Charles Augustin de Coulomb foi o instrumento experimental decisivo para quantificar a interação entre cargas elétricas puntiformes, permitindo passar da eletrostática qualitativa para uma descrição matemática precisa.

Formulação Matemática da Lei de Coulomb: A força eletrostática entre duas cargas pontuais em repouso é expressa por:

$reto F espaço igual a reto K espaço numerador abre barra vertical reto q com 1 subscrito fecha barra vertical abre barra vertical reto q com 2 subscrito fecha barra vertical sobre denominador reto r ao quadrado fim da fração$ F = ke . [q1 . q2] / r2. Onde: F: módulo da força eletrostática entre as cargas em Newtons (N); q1 e q2: quantidades de carga elétrica em Coulombs (C): r: distância linear entre os centros das duas cargas em metros (m); k: constante eletrostática do meio . No vácuo, K = 8,99.109 N.m2/C2.

Principais Implicações Conceituais:

Relação com o inverso do quadrado da distância: Se a distância r entre duas cargas dobra, a intensidade da força elétrica cai para um quarto (1/4). Se a distância for reduzida à metade, a força quadruplica.
Sentido da interação: Cargas de mesmo sinal repelem-se; cargas de sinais opostos atraem-se. A direção do vetor força situa-se sempre ao longo da linha reta que une os dois pontos carregados.
Limites dielétricos (Rigidez Dielétrica): Como Coulomb observou empiricamente, materiais isolantes suportam um campo elétrico apenas até certo limiar. Quando ultrapassado esse valor crítico, o meio sofre ruptura dielétrica e passa a conduzir corrente.

Evolução teórica: As contribuições subsequentes de Carl Friedrich Gauss (com a Lei de Gauss para o fluxo do campo elétrico), Pierre-Simon Laplace e Siméon Denis Poisson (equações de Laplace e Poisson para potenciais eletrostáticos) estabeleceram a base do eletromagnetismo clássico unificado formalmente mais tarde por James Clerk Maxwell.