quarta-feira, 15 de junho de 2011

O electromagnetismo de Michael Faraday

Michael Faraday, nascido a 22 de Setembro de 1791, foi um Químico e Físico Inglês. Tendo contribuído muito para o Electromagnetismo e a Electroquímica, estudou o campo magnético à volta de um condutor atravessado por uma corrente dc, estabeleceu as bases do conceito de campo electromagnético em Física e descobriu as leis da indução electromagnética, do diamagnetismo e da electrólise. Afirmou que a luz era afectada pelo Magnetismo e que havia uma relação entre os dois fenómenos. As suas invenções de aparelhos electromagnéticos rotacionais foram o fundamento da tecnologia de motores eléctricos. Faraday mostrou que a conversão entre energia eléctrica e energia mecânica por meios electromagnéticos era possível em 1821 mergulhando um fio condutor em mercúrio onde tinha sido colocado um íman. Ao fazer passar corrente no fio este rodava à volta do íman mostrando que a corrente dava origem a um campo magnético fechado à volta do fio. Este dispositivo ficou conhecido como “motor homopolar”.

Foram necessários mais dez anos até Faraday publicar a sua Lei da Indução Electromagnética. Faraday afirmou que a força electromotriz produzida num caminho fechado é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético através de qualquer superfície limitada por esse caminho sendo a sua forma matemática a seguinte:

epsilon = - d Φ_B / dt,

onde epsilon é a força electromotriz e Φ_B é o fluxo magnético

Para chegar a este resultado Faraday atravessou duas bobinas isoladas com um anel de ferro e descobriu que ao passar corrente através de uma bobina era induzida uma corrente na outra bobina. Em experiências posteriores descobriu ainda que ao mover um íman através de um circuito fechado era produzida corrente nesse fio e que no inverso, isto é, mover o circuito sobre o íman, também causava uma corrente. Foi o conjunto destas experiências que levaram Faraday a concluir que a variação de um campo magnético produz um campo eléctrico. Este resultado foi matematizado por James Clerk Maxwell e mais tarde generalizado no que é hoje denominado por teoria de campos. Mais tarde, Faraday usou este resultado para construir o dínamo antecessor dos geradores actuais.

Em 1834 fez estudos sobre electroquímica que levaram às duas leis da electrólise com o seu nome.

Em 1836 inventou a gaiola de Faraday, um dos seus mais importantes e mais famosos trabalhos, ao observar que a carga num condutor carregado distribuía-se apenas no seu exterior e que não tinha influência no seu interior. Para o demonstrar construiu uma sala revestida de alumínio e permitiu que descargas de um gerador electroestático de alta tensão atingissem o exterior da sala. Usando um electroescópio mostrou então
que a carga presente no interior da sala era nula.

Em 1839 completou uma série de experiências para determinar a verdadeira natureza da electricidade. Usou para tal diferentes fontes de electricidade tais como baterias e animais para produzir atracção electroestática, electrólise, magnetismo, etc. Concluiu assim, que ao contrário da opinião científica da altura não havia diferença entre os diversos tipos de electricidade.

Em Setembro de 1845 Faraday observou que muitos materiais demonstravam ter uma fraca repulsão a campos magnéticos e denominou este fenómeno por diamagnetismo. Descobriu ainda que ao aplicar-se um campo magnético externo alinhado na direcção de uma luz polarizada linearmente seria-se capaz de rodar o plano de polarização desta, tendo mais tarde usado um espectroscópio para tentar observar alterações nas linhas espectrais provocadas por aplicação de um campo magnético. Não lhe foi possível fazer esta observação devido ao equipamento que usava mas acabou por ter o seu nome referido no discurso do vencedor do prémio Nobel, por este mesmo estudo, Pieter Zeeman.

Já no fim da sua carreira, Faraday propôs que as forças electromagnéticas se estendessem para o espaço à volta do condutor, ideia esta rejeitada e, apenas mais tarde, após Faraday morrer, aceite, tornando-se um modelo crucial para o desenvolvimento de aparelhos electromagnéticos no restante tempo do século XIX.

Faraday morreu a 25 de Agosto de 1867 com 75 anos considerado um dos melhores experimentadores na história da Física.

Marco Gui Alves Pinto

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