ELETRICIDADE

Eletricidade

A eletricidade é a área da Física que estuda fenômenos associados a cargas elétricas, sendo dividida em três partes: Eletrostática, eletrodinâmica e eletromagnetismo.

 A eletricidade é a área da Física responsável pelo estudo de fenômenos associados a cargas elétricas. O termo eletricidade originou-se da palavra eléktron, que é derivada do nome grego âmbar. Este, por sua vez, é uma resina fóssil que, quando atritada em algum tecido, pode passar a atrair pequenos objetos.

Foi na Grécia que surgiram as primeiras definições para a eletricidade. Tales de Mileto, por volta de 600 a.C., atribuiu a existência de uma “alma” aos materiais que podiam ser eletrizados e atrair pequenos objetos. Mas ele se enganou ao imaginar que essa propriedade de atração devia-se ao magnetismo, e não à eletricidade.

Durante milênios os fenômenos envolvendo cargas elétricas ficaram restritos apenas a curiosidades, mas, no século XVI, Willian Gilbert publicou um estudo que diferenciava magnetismo de eletricidade e introduziu alguns dos principais termos utilizados pela Física, como pólos magnéticos e força elétrica.

Outro nome importante foi Charles Du Fay, o primeiro cientista a falar da existência de duas eletricidades. Em seguida, Benjamin Franklin, já em 1750, propôs uma teoria na qual a eletricidade seria um fluido que saía de um corpo para o outro, podendo ser negativo ou positivo. A teoria do fluido predominou até o século XIV, quando, em uma experiência com raios catódicos, J. J. Thompson descobriu a existência dos elétrons.

Desde então os estudos sobre eletricidade assumiram uma enorme dimensão. Atualmente é impossível imaginar nossa vida sem ela. Lâmpadas, computadores, aparelhos de TV, geladeiras, entre tantos outros, proporcionam nosso conforto. Os meios de comunicação não existiriam sem os avanços nessa área.

A eletricidade pode ser dividida em três partes:

Eletrostática: Refere-se ao comportamento das cargas elétricas em repouso e seu estudo engloba os processos de eletrização, campo elétrico, força eletrostática e potencial elétrico.

Eletrodinâmica: É a parte da eletricidade responsável pelo estudo das cargas elétricas em movimento. O foco dessa área é a corrente elétrica e os componentes de circuitos elétricos, como capacitores e resistores.

Eletromagnetismo: Estuda a relação entre os fenômenos elétricos e magnéticos, tais como campo magnético produzido por cargas elétricas em movimento e campo elétrico produzido pela variação de fluxo magnético.

Por Mariane Mendes

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A explicação para eletrização dos corpos

 

Quando atritamos dois corpos, o cabelo e um canudinho, por exemplo, um deles fica eletrizado positivamente e o outro eletrizado negativamente, mas qual a explicação para esse acontecimento?

Muitos cientistas formularam teorias na tentativa de explicar esse fato. Benjamin Franklin, um dos homens mais célebres dos Estados Unidos no século XVII, foi um dos que tentaram explicar o porquê do acontecimento desse fenômeno. Franklin elaborou uma teoria na qual afirmava que os fenômenos elétricos aconteciam em razão da existência de um fluido elétrico presente em todos os corpos. Quando dois corpos eram atritados ocorria transferência de parte desse fluido de um corpo para outro, o corpo que recebia esse fluido ficava eletrizado positivamente, o corpo que cedia ficava eletrizado negativamente e em um corpo não eletrizado o fluido existia em quantidades normais. Por meio de sua teoria, Franklin mostrou que não poderia criar nem destruir cargas elétricas, apenas fazer com que passasse eletricidade de um corpo para outro, ou seja, a quantidade total do fluido ao final do processo de transferência do mesmo entre dois corpos permanecia inalterada.

Hoje, com as descobertas sobre esse assunto, sabe-se que a teoria de Franklin estava parcialmente errada, pois sabemos que a eletrização ocorre em razão da transferência de elétrons de um corpo para outro quando eles se atritam. E essa transferência não acontecia por meio do fluido elétrico que Franklin imaginara, mas sim por meio da passagem de elétrons de um corpo para outro.

A teoria moderna sobre a estrutura dos átomos mostra que toda matéria é constituída basicamente por três partículas que são denominadas de prótons, elétrons e nêutrons, que são, respectivamente, cargas positivas, cargas negativas e as partículas que não tem carga. Quando um corpo não está eletrizado, o número de prótons é igual ao número de elétrons. Ao atritar dois materiais, um deles ficará eletrizado positivamente, pois perdeu elétrons e ficará com falta, já o outro ficará eletrizado negativamente, pois estará com excesso de elétrons.

Por Marco Aurélio da Silva

Equipe Brasil Escola

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A Balança de Torção de Coulomb

 

Os trabalhos de Franklin e Dufay, que ocorreram em meados dos séculos XVIII, possuíam apenas aspectos qualitativos sobre os fenômenos elétricos que haviam sido abordados até aquela época. Com apenas aspectos qualitativos, os cientistas acreditavam que não era possível alcançar grandes avanços nos estudos da eletricidade, nesse sentido eles perceberam a grande necessidade da obtenção de relações quantitativas sobre as grandezas envolvidas nos fenômenos elétricos.

De modo particular, existia grande preocupação em relacionar quantitativamente a força elétrica com a distância entre dois corpos. Alguns físicos no final do século XVIII perceberam que existiam semelhanças entre a atração elétrica e a atração gravitacional, de modo que muitos deles lançaram a hipótese de que a força elétrica poderia variar com o quadrado da distância entre os corpos, assim como na força gravitacional. No entanto, era necessário realizar medidas cuidadosas para verificar se essa hipótese era verdadeira.

Entre todos os trabalhos que foram realizados com o fim de verificar essa hipótese, destacam-se as experiências realizadas por Coulomb que, no ano de 1785, fez um relatório sobre seus trabalhos e o entregou à Academia de Ciências da França. Coulomb construiu um aparelho denominado balança de torção, através do qual ele podia fazer medidas da força de atração e repulsão entre duas esferas eletricamente carregadas. Nessa balança construída por Coulomb há uma haste que é suspensa por um fio e em cada uma de suas extremidades há uma esfera. Tomando outra haste com uma esfera também eletrizada, faz a aproximação entre as duas. Em razão da força elétrica que se manifesta nesse processo, a haste que está suspensa por um fio gira, provocando uma torção no fio. Ao medir o ângulo de torção, Coulomb conseguia determinar a força entre as esferas. Outra balança bem semelhante a essa foi utilizada por Cavendish, na mesma época, para comprovar a Lei da Gravitação Universal e medir o valor da constante de gravitação G.

Após realizar várias medidas com as esferas separadas em várias distâncias, Coulomb acabou por concluir que a força elétrica era inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as duas esferas. Além disso, ele ainda concluiu que a força elétrica era proporcional ao produto das cargas elétricas das esferas envolvidas. Em razão dessas conclusões, ele acabou por chegar à expressão definitiva da lei que determina a força elétrica entre dois corpos eletrizados, expressão essa que leva o seu nome: Lei de Coulomb.

Essa descoberta de Coulomb foi muito importante para o desenvolvimento do campo da eletricidade, tendo em vista que no século XIX e XX inúmeros progressos foram feitos nessa área, novos estudos foram feitos e novas leis foram descobertas.

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola