História e epistemologia da Física/Eletromagnetismo: diferenças entre revisões
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Linha 1:
== Antecedentes ==
Egípcios: teriam algum entendimento dos fenômenos elétricos observando relâmpagos e interagindo com peixes elétricos?
lâmpada de Dendera
Na Antiguidade, os indianos já sabiam que certos cristais, quando aquecidos, atraíam cinzas, atribuindo ao fenômeno causas sobrenaturais
há bactérias que fabricam cristais de magnetita (Fe3O4) ou greigita (Fe3S4), materiais com propriedades magnéticas, e orientam seus movimentos pelo campo magnético terrestre
China, séc. 4 a.C., Livro do Mestre do Vale do Demônio: “A magnetita atrai o ferro”
Tales (c. 600 a.C.) teria sido o primeiro a estudar a eletricidade e o magnetismo
procurava descrever o efeito eletrostático do âmbar (ἤλεκτρον - eléktron):
*ao se esfregar âmbar com pele de carneiro, observou que penas eram atraídas
Os fenômenos permaneceram através dos tempos apenas como curiosidade.
== Lendas ==
haveria uma montanha magnética no pólo, onde os navios jamais chegariam porque a força de atração removeria todos os pregos do navio
o magnetismo poderia ser destruído pelo contato com o alho
os ímãs podiam ser usados para denunciar esposas infiéis
haveriam rochas que atrairiam carne, madeira ou ouro
Magnes teria tido os pregos de sua sandália atraídos pela pedra enquanto pastoreava no monte Ida (Creta)
magnetita: por ter vindo da região conhecida como Magnésia, na Tessália (Grécia) (terra de Jasão, Aquiles e ... Vangelis)
== Bússola ==
‘sapos’, ‘peixes’, ‘tartarugas’, colheres e agulhas eram usados na Geomancia e no Feng Shui como indicadores de direção
“Quando o povo de Cheng sai em busca de jade, eles carregam um ‘apontador para o sul’ com eles para não se perderem”
2634 a.C.: imperador Huang Ti inventa um carro para guiar suas tropas
séc. 12: chineses já usavam a bússola de magnetita para navegação
Shen Kuo (1031-1095) escreveu sobre a bússola de agulha magnética e maior acurácia da navegação empregando o conceito astronômico de Norte Verdadeiro
depois de Shen Kuo, Alexander Neckham foi o primeiro na Europa a descrever (1187) a bússola e seu uso na navegação
== Gerolamo Cardano (Pavia, 1501 – Roma, 1576 ) ==
=== Dados Biográficos ===
(Jerôme Cardan, Hieronymus Cardanus, Dzhirolamo Kardano, etc.)
iniciou a teoria das equações algébricas
primeiro a descrever clinicamente a febre tifóide
publicou (apropriou-se de) o método de Scipione del Ferro e Tartaglia p/ resolver a equação cúbica
1550: discutiu em seu livro De Subtilitate as diferenças entre forças elétricas e forças magnéticas.
=== William Gilbert (1544-1603 ) ===
=== Dados Biográficos ===
médico inglês e Elizabeth I e James I e filósofo natural
pesquisou eletricidade e magnetismo
cunhou o termo ‘eletricidade’
=== Contribuições ===
1600: De Magnete
experiências c/ modelo terrela (esfera magnetizada)
Terra era um magneto
atraía bússolas
antes acreditava-se que era devido à estrela Polar ou a uma grande ilha magnética no pólo Norte
estudou eletricidade estática com âmbar (elektron) atritado
‘força elétrica’
acreditava que eletricidade e magnetismo eram coisas diferentes, principalmente porque a eletricidade desaparecia com o aquecimento e o magnetismo não (errado!) (vide ponto de Curie)
acreditava que o magnetismo era a força que Kepler e outros tinham observado governando os movimentos dos astros
apontou que o movimento das estrelas se devia à rotação da Terra e não às ‘esferas celestes’ 20 anos antes de Galileu
== Otto von Guericke (Magdeburg, 1602 - Hamburgo, 1686)==
=== Dados Biográficos ===
prefeito da cidade de Magdeburgo,
conhecido pela demonstração de 1654
16 cavalos não separam os hemisférios unidos apenas pela pressão atmosférica
=== Contribuições ===
1660: Elektrisiermaschine: a primeira máquina eletrostática
tocou a esfera de enxofre girada em alta velocidade com uma luva girada, eletrizando-a
observou atração, repulsão, centelhas e ruído de descarga
conclui que a eletricidade podia passar de um corpo para o outro
demonstrou que atrações elétricas e magnéticas propagavam-se no vácuo
=== Charles François de Cisternay du Fay (Paris, 1698-1739 ) du Fay ===
1733: dois tipos de “fluido” elétrico: “vítreo” (positivo) e “resinoso“ (negativo)
(depois contestado por Franklin)
identificou a diferença entre isolantes e condutores
(contrariando Stephen Gray, que acreditava que as propriedades elétricas dos corpos dependiam das suas cores)
== Benjamin Franklin (Boston, 1706 -Filadélfia, 1790) ==
=== Dados Biográficos ===
foi tipógrafo, jornalista, editor, autor de auto-ajuda, filantropo, ao mesmo tempo calvinista e iluminista, abolicionista, diplomata, um dos líderes da Revolução Americana, primeiro ministro dos correios, metereologista, inventor e cientista
=== Contribuições ===
propôs a famosa experiência
só há um “tipo” de eletricidade em quantidades diferentes: positiva e negativa
propôs o Princípio de Conservação da Carga Elétrica
== Charles-Augustin de Coulomb (1736–1806) ==
=== Dados Biográficos ===
físico e engenheiro militar francês
trabalhou na reconstrução do Forte Bourbon (Martinica), onde estudou a resistência dos muros de sustentação inspirado pelas idéias sobre a fricção de Pieter van Musschenbroek
participou da definição de padrões de pesos e medidas do governo revolucionário francês (1788)
=== Contribuições ===
publicou trabalhos sobre o atrito e sobre a viscosidade
descobriu a relação inversa entre a força entre cargas elétricas e o quadrado da sua separação, conhecida como Lei de Coulomb
=== Força elétrica ===
Lei de Coulomb
forma semelhante à da força gravitacional
== Michael Faraday (1791–1867) ==
=== Dados Biográficos ===
químico e físico inglês
era um devoto cristão da igreja Sandemaniana
foi aprendiz de tipografia, onde leu muitos livros, especialmente sobre eletricidade
descobriu o benzeno e três cloretos de carbono
inventou o predecessor do bico de Bunsen
inventou o número de oxidação
liquefez vários gases
aos vinte anos, assistiu a palestras de Humphry Davy.
enviou suas notas das palestras, encadernadas Davy o contratou como assistente porque ficou quase cego num acidente de laboratório
viajou como assistente e criado com Davy: quase desistiu de tudo mas teve contato com um mundo de informações científicas
foi admitido na Royal Society em 1824
rejeitou um título de nobreza e a Presidência da Royal Society
instituiu as palestras de natal enquanto diretor da Royal Institution
apesar da pouca instrução, é considerado o melhor experimentalista da história
=== Contribuições ===
contribui com as leis da eletrólise
popularizou os termos eletrodo, cátodo, ânodo e íon
precisou o conceito de quantidade de eletricidade
descobriu
*a indução eletromagnética,
*o diamagnetismo e
*a eletrólise
concebeu as linhas de campo
inventou o primeiro motor elétrico e o dínamo
estabeleceu que o magnetismo pode afetar a propagação dos raios de luz
=== Campo elétrico ===
=== Campo elétrico ===
campo: função definida no espaço
região do espaço onde se sente uma influência
detectável com uma carga de prova
=== Linhas de força ===
linhas de força: tangentes ao campo em cada ponto
superfícies equipotenciais: onde o campo tem o mesmo valor em módulo
ortogonais às linhas de força
=== Gaiola de Faraday ===
=== Gaiola de Faraday ===
=== Gaiola de Faraday ===
== Johann Carl Friedrich Gauß (1777-1855) ==
=== Dados Biográficos ===
=== Contribuições ===
deu à eletricidade e ao magnetismo o seu primeiro sistema de unidades
autor do famoso teorema
=== Unidades ===
*Corrente: Ampére
*Q: C º As
*E: N/C
*B: Tesla º NA-1m-1
*V: Volt º Nm/C
*R: Ohm º NA-1m/C
* m0/4p=10-7NA-2
* e0=1/c m0
* =8,85´10-12C2N-1m-2
=== Lei de Gauss ===
o fluxo total do campo elétrico através de qualquer superfície fechada é dado pela carga contida no seu interior
=== Campo de distribuição esférica ===
distribuição esfericamente simétrica.
no exterior, campo igual ao de uma carga puntual situada na origem.
no interior, só a carga interior é relevante.
== Corrente elétrica ==
num condutor são os elétrons livres que transportam a corrente
sentido convencional da corrente oposto ao movimento dos elétrons
vetor densidade de corrente
== Garrafa de Leyden ==
Von Kleist e Van Musscchenbroek independentemente em 1746 desenvolvem a garrafa de Leyden (primeiro capacitor), melhor do que as peles de gato para experiências elétricas
== ‘Bateria’ de Bagdá ==
encontrada no Iraque em 1938
seria a 1ª bateria elétrica (sec. III a.C.?)
== Concepções Alternativas ==
*eletricidade é um fluido
*bateria é um recipiente
*dois tipos de eletricidade saem um da cada pólo e se encontram na lâmpada
*cada elétron percorre todo o circuito de um pólo ao outro
*a corrente se desgasta ao passar por uma resistência
== Luigi Galvani (1737-1798) ==
arcos bimetálicos provocavam espasmos em pernas de rã (1783)
acreditou que eletricidade (animal) provinha do músculo
== Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745-1827) ==
associado de Galvani
desenvolveu as células voltaicas, predecessoras da pilha elétrica (1800)
== Georg Simon Ohm (1789-1854) ==
Ohm faz a relação entre a corrente elétrica num circuito e a diferença de potencial (voltagem) da pilha.
=== Lei de Ohm ===
*R: resistência
*V: diferença de potencial
*I: corrente
== Eletromagnetismo ==
== Antecedentes ==
marinheiros já haviam observado que um relâmpago perturbava a agulha da bússola
Romagnosi, filósofo, economista e jurista italiano, publicou em 1802, num jornal italiano, a sugestão de uma relação entre eletricidade e magnetismo
== André-Marie Ampère (1775–1836 ) ==
=== Dados Biográficos ===
físico francês
disse que aos 18 anos sabia tanta Matemática quanto jamais soube
18 anos: os três pontos altos da vida:
*a 1ª comunhão,
*a leitura do “Eulogy of Descartes", de Thomas e
*a Tomada da Bastilha (França)
=== Contribuições ===
desenvolveu a observação de Ørsted: corrente elétrica gera campo magnético
constrói o primeiro galvanômetro
=== Lei de Ampère ===
circulação do campo magnético
corrente produz campo magnético
=== Campo magnético ===
um magneto comporta-se como um dipolo
tem sempre dois pólos
não há cargas magnéticas isoladas (monopolos)
=== Lei de Faraday ===
circulação do campo elétrico
variação do campo magnético produz campo elétrico
== Força de Lorentz ==
== Criação de pares ==
== James Clerk Maxwell (1831–1879) ==
=== Dados Biográficos ===
matemático e físico escocês
devoto cristão
aos 14 publicou na Royal Society um artigo sobre o desenho de curvas geométricas com cordel
obteve a distribuição que descreve estatisticamente os gases
tirou a primeira fotografia colorida usando filtros de um tartan (xadrez escocês)
recebeu medalha por seu trabalho no daltonismo
1859: demonstrou que os anéis de Saturno não podiam ser líquidos nem sólidos
1861: foi eleito para a Royal Society
1864: apresentou as famosas equações
=== Equações de Maxwell ===
unificam e completam
*Lei de Faraday
*Lei de Ampére
*Lei de Gauss
=== Ondas Eletromagnéticas ===
equações de Maxwell equação de onda
velocidade de propagação igual à velocidade da luz
Þ luz: onda eletromagnética
== Referências ==
<references/>
== Ver Também ==
*GOTTSCHALL, Carlos Antonio Mascia. Do mito ao pensamento científico: A�busca da realidade, de Tales a Einstein. São Paulo : Atheneu, 2004.
*LÉVY-LEBLOND, Jean-Marc, A Electricidade e o Electromagnetismo em Perguntas, Gradiva, Lisboa, 1991.
*SCHRÖDINGER, Erwin, O Que é a Vida?, Ed. Fragmentos, Lisboa, 1989, cap. VI, “O Mistério das Qualidades Sensoriais”
*CHAIB & ASSIS. Apresentação distorcida da obra de Ampère nos livros didáticos. In Anais do X EPEF, 2006. (disponível em http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0023-1.pdf)
*SILVA & PIMENTEL. Benjamin Franklin e a História da Eletricidade em livros didáticos. In Anais do X EPEF, 2006. (disponível em http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/x/sys/resumos/T0150-1.pdf)
*BACHELARD, Gaston, O Novo Espírito Científico, Edições 70, Lisboa, 1996.
*http://pt.wikipedia.org/wiki/História_da_electricidade
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidade
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Electrostática
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetismo
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetostática
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Óptica
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens
*http://pt.wikipedia.org/wiki/Vermeer
{{Tarefa|Incuir linha de tempo}}
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