quinta-feira, 31 de outubro de 2013

Sobre André-Marie Ampère

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André-Marie Ampère tornou-se famoso por suas investigações sobre os fenômenos eletrodinâmicos. Autodidata singular, entregou-se desde cedo às pesquisas matemáticas, demonstrando aptidão excepcional para o cálculo.

Aos 12 anos Ampère já dominava os principais teoremas da álgebra e da geometria, e iniciava a leitura das obras de Leonhard Euler e Jakob Bernoulli.

Espírito enciclopédico, de uma insaciável curiosidade científica, Ampère dedicou-se também aos estudos de física, química, história natural, história latina e letras clássicas. Ainda jovem, inventou uma língua universal, estruturada com certa lógica, porém bastante complexa.

Em 1793 perdeu o pai, vítima do tribunal revolucionário. Essa tragédia abalou-o profundamente. Obrigado a manter a família, abriu um curso de matemática, que lhe propiciava parcos recursos. Nos intervalos entre as aulas lia com entusiasmo os tratados de química de Lavoisier.

Casou-se em 1799 e, pouco depois do nascimento do primeiro filho, obteve um cargo de professor na École Centrale de Bourg.

Afastado da esposa, que deixou em Lyon, consagrou-se inteiramente aos estudos, escrevendo sua primeira obra científica: Considerações sobre a Teoria Matemática do Jogo. Em 1803 foi designado para lecionar no Liceu de Lyon. Sua esposa faleceu poucos meses depois. Ainda muito abalado, seguiu para Paris, onde lecionou no Collège de France, na École Polytechnique e na Faculte des Lettres.

Eleito em 1814 para o Institut de France, elaborou vários estudos sobre temas matemáticos e físicos. Trabalhou intensamente, lecionando e pesquisando, até a época de sua morte.

Bases científicas do eletromagnetismo
A obra de Ampère caracteriza-se pela amplitude dos temas versados. Praticamente, todos os ramos do conhecimento foram tratados em seus escritos. Todavia, foi no domínio da física que ele se notabilizou.

Suas pesquisas sobre os fenômenos elétricos e magnéticos foram apresentadas em conjunto na obra que o imortalizou: Teoria dos Fenômenos Eletrodinâmicos, inteiramente deduzida da experiência, publicada em 1826.

A descoberta de que dois fios condutores atravessados por uma corrente elétrica exercem ações recíprocas um sobre o outro foi apresentada por Ampère, na Académie des Sciences, em Paris, no dia 18 de novembro de 1820. De setembro a novembro do mesmo ano, apresentou à Academia vários outros trabalhos, estabelecendo as bases científicas do eletromagnetismo.

Pouco depois de François Jean Dominique Arago haver descoberto que o ferro adquiria propriedades magnéticas nas proximidades de uma corrente elétrica, Ampère teve a ideia de envolver uma barra de ferro com um fio enrolado em hélice, criando, assim, o primeiro eletroímã.

Os trabalhos de Ampère foram publicados, ainda em vida do autor, nos principais periódicos dos órgãos científicos franceses.



terça-feira, 29 de outubro de 2013

O Poder das Pontas





O poder das pontas é a forma como é chamado o princípio físico que rege o funcionamento de alguns objetos do nosso cotidiano, como os para-raios e as antenas. Ele foi utilizado por Benjamin Franklin, em 1752, em sua famosa experiência da pipa, que deu origem à sua invenção mais famosa, o para-raios.

Segundo este princípio, o excesso de carga elétrica em um corpo condutor é distribuído por sua superfície externa e se concentra nas regiões pontiagudas ou de menor raio. É nas pontas que a energia é descarregada. Isso ocorre porque as extremidades são regiões muito curvas e, como a eletricidade se acumula mais nessas áreas, um corpo eletrizado dotado de pontas acumula nelas sua energia. A densidade elétrica de um corpo será sempre maior nas regiões pontudas em comparação com as planas.

Sendo assim, uma ponta sempre será eletrizada mais facilmente do que uma região plana. Isso também explica o fato de um corpo já eletrizado perder sua carga elétrica principalmente pelas terminações, sendo difícil mantê-lo dessa forma. Além disso, essa extremidade eletrizada tem sobre os outros corpos um poder muito maior do que as áreas que não são pontudas.

É devido a esse princípio que se recomenda, em dias de tempestade, a não permanência embaixo de árvores ou em  regiões descampadas, porque a árvore e o corpo humano atuam como pontas em relação à superfície do solo, atraindo os raios. Se estiver em um local sem proteção  é recomendado ficar abaixado, com os braços e pernas bem juntos, em forma de esfera, evitando que seu corpo funcione como uma ponta.

sábado, 19 de outubro de 2013

Eletricidade

A eCoupled é uma tecnologia de transferência de energia usando imãs e não mais um emaranhado de fios.
A eCoupled é uma tecnologia de transferência de energia usando imãs e não mais um emaranhado de fios.

O estudo da eletricidade se iniciou na Antiguidade, por volta do século VI a.C, com o filósofo e matemático grego Tales de Mileto. Ele, dentre os maiores sábios da Grécia Antiga, foi quem observou o comportamento de uma resina vegetal denominada de âmbar. Ao atritar essa resina com tecido e/ou pele de animal, Tales percebeu que daquele processo surgia uma importante propriedade: o âmbar adquiria a capacidade de atrair pequenos pedaços de palha e/ou pequenas penas de aves. Em grego, a palavra elektron significa âmbar, a partir desse vocábulo surgiram as palavras elétron e eletricidade.

Apesar desse feito, nada foi descoberto por mais de vinte anos, ficando, dessa forma, intactas as observações de Tales de Mileto. No século XVI, o médico da rainha Elizabeth I, da Inglaterra, Willian Gilbert, descobriu que era possível realizar a mesma experiência de Tales com outros materiais. Nessa época, o método da experimentação, criado por Galileu Galilei, começou a ser utilizado. Gilbert realizou vários estudos e experiências, sendo uma delas as formas de atrito entre os materiais. Já no século XVIII o cientista norte-americano Benjamin Franklin, o inventor do para-raios, teorizou que as cargas elétricas eram um fluido elétrico que podia ser transferido entre os corpos. Contudo, hoje já se sabe que os elétrons é que são transferidos. O corpo com excesso de elétrons está eletricamente negativo, ao contrário do corpo com falta de elétrons, que se encontra eletricamente positivo. Mas qual é o ramo de estudo da eletricidade?

O estudo da eletricidade se divide em três grandes partes:

Eletrostática: é a parte que estuda o comportamento das cargas elétricas em repouso como, por exemplo, o estudo e compreensão do que é carga elétrica, o que é campo elétrico e o que é potencial elétrico.
Eletrodinâmica: essa é a parte que estuda as cargas elétricas quando em movimentação. Ela estuda o que é corrente elétrica, os elementos de um circuito elétrico (resistores e capacitores) bem como a associação deles, tanto em série quanto em paralelo. 
Eletromagnetismo: nessa parte se estuda o comportamento e o efeito produzido pela movimentação das cargas elétricas. É a partir desse estudo que fica possível entender como ocorrem as transmissões de rádio e televisão, bem como entender o que vem a ser campo magnético, força magnética e muito mais.

Corrente Elétrica


Corrente elétrica passando pelo corpo humano - "choque - elétrico"
Já estudamos a eletrostática, parte da física que estuda as interações e o comportamento das cargas elétricas em repouso. Agora vamos estudar a eletrodinâmica, parte da eletricidade que estuda o comportamento das cargas elétricas em movimento.

Vejamos primeiro o conceito de corrente elétrica. Alguns equipamentos elétricos, que chamamos de geradores de eletricidade, como as pilhas e as baterias, apresentam duas regiões que chamamos de polos. Um polo de maior potencial (+) e um polo de menor potencial (-), existindo então uma diferença de potencial.

Nos condutores de eletricidade, os elétrons da última camada, elétrons livres, estão fracamente ligados ao núcleo. Desta forma, quando conectamos um fio condutor a uma bateria (gerador), os elétrons livres iniciam um movimento através do condutor - indo do polo de menor potencial (-) para o de maior potencial (+).
 
Portanto, denominamos corrente elétrica esse movimento ordenado de cargas elétricas pelo condutor.

Tipos de Condutores

- condutores sólidos: a corrente elétrica é constituída somente pelo movimento dos elétrons.

- condutores líquidos: a corrente elétrica é constituída pelo movimento de cargas positivas e negativas, (cátions e ânions). Obs.: também são conhecidos como soluções eletrolíticas, sendo formadas basicamente por solutos e solventes.

- condutores gasosos: a corrente elétrica é constituída pelo movimento de cátions e ânions. Isto ocorre nas lâmpadas fluorescentes a vapor de sódio ou de mercúrio.

Sentido da Corrente

O sentido convencional da corrente coincide com o sentido de movimentação das cargas elétricas positivas, que é contrário ao movimento dos elétrons.
 
Intensidade da Corrente Elétrica

A intensidade da corrente é dada pela quantidade de carga elétrica por unidade de tempo. Então temos:
 
Unidades no Sistema Internacional de Unidades (SI):
= carga elétrica > Coulomb (C)

Delta t = intervalo de tempo > segundo (s)

i = intensidade de corrente elétrica > Coulomb por segundo (C/s) = Ampere (A).