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Eletromagnetismo
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Eletromagnetismo
Contexto Histórico
Pedro Cabrela Nº20
Pedro Cuco Nº21
Pedro Curvo Nº22
Tong Yu Nº27
Introdução
- Nas civilizações antigas, já eram conhecidas as propriedades elétricas de alguns materiais e já se utilizavam materiais com propriedades magnéticas, especialmente para orientação;
- Durante muitos anos, estudou-se eletricidade e magnetismo separadamente. Só após os trabalhos de Ørsted e de Faraday é que foi possível estabelecer uma relação entre estes dois campos;
- Anos mais tarde, James Maxwell unificou eletricidade, magnetismo e ótica através das suas equações, sendo o seu trabalho a base para a física do século seguinte (Teoria da Relatividade e Mecânica Quântica);
- O eletromagnetismo é, por isso, de extrema importância na física, sendo um conceito abstrato, mas que suporta a física moderna. Por todos estes motivos, os contributos de diversos cientistas neste campo foram essenciais.
Introdução
Friso Cronológico
1888
Heinrich Hertz comprova a existência das ondas eletromagnéticas
1892
Tesla realiza a primeira transmissão de rádio
1800
O Conde Alessandro Volta desenvolve a pilha voltaica
1820
-André-Marie Ampère demonstra as relações entre correntes paralelas;
-Hans Ørsted observa que uma corrente elétrica causa uma perturbação numa bússola próxima
1827
George Ohm enuncia a lei de Ohm, relacionando tensão, corrente e resistência
Friso Cronológico
Nas civilizações antigas, já eram conhecidas as propriedades elétricas de alguns materiais
1600
William Gilbert publica De Magnete
1773
Du Fay publica a existência de dois tipos de eletricidade (positiva e negativa)
1785
Charles de Coulomb enuncia a Lei da Atração Eletrostática
1786
Luigi Galvani descobre o impulso nervoso
1550
Girolamo Cardano publica De Subtilitate apresentando as diferenças entre fenómenos associados ao magnetismo e eletricidade
1660
Otto Von Guericke inventa a primeira máquina elétrica
1675
Robert Boyle observa que as forças elétricas podem atuar no vácuo
1831
Michael Faraday determina experimentalmente o fenómeno de indução magnética
1873
James Clerk Maxwell apresenta em A Treatise on Electricity and Magnetism as vinte equações do eletromagnetismo, consolidando as teorias de Faraday, Gauss e Ampère. Unificou eletricidade, magnetismo e ótica.
James Maxwell
Hans Christian Ørsted
Ørsted
• Hans Christian Ørsted foi um físico e químico dinamarquês;
• Nasceu em Rudkøbing a 14 de agosto de 1777;
• Ørsted desenvolveu o seu interesse pela ciência desde pequeno, visto que o seu pai era dono de uma farmácia;
• Recebeu, assim, a maior parte da sua educação inicial em casa;
• Em 1793, entrou na Universidade de Copenhaga, onde se destacou dos seus colegas;
• Passados três anos já tinha escrito vários artigos sobre física;
• Em 1801, recebeu uma bolsa de estudo que o levou a viajar por toda a Europa ao longo de três anos;
• Na Alemanha, conheceu Johann Wilhelm Ritter que suspeitava de uma relação entre eletricidade e magnetismo.
• Isto despertou a atenção de Ørsted, visto que acreditava na unidade da natureza, ou seja, haveria necessariamente uma ligação entre muitos fenómenos naturais;
• Ao conversar mais com Ritter, Ørsted decidiu dedicar-se
ao estudo da física;
• Em 1806, tornou-se professor na Universidade de Copenhaga
e continuou a sua pesquisa sobre correntes elétricas e acústicas.
• Finalmente, faleceu em Copenhaga a 9 de março de 1851.
Hans Ørsted
(1777 - 1851)
Contributos
- É conhecido principalmente por ter descoberto que as correntes elétricas podem criar campos magnéticos;
- As suas descobertas moldaram os avanços na ciência durante o final do século XIX e foram um grande passo em direção à criação de um conceito de energia unificado.
Contributos
Michael Faraday
Faraday
- Físico e químico inglês;
- Nasceu em Newington Butts, Londres, Inglaterra, no dia 22 de setembro de 1791;
- Filho de um ferreiro, recebeu pouca instrução escolar e com 13 anos teve de abandonar a escola e arranjou um emprego como entregador de jornais;
- Um ano mais tarde, começou a trabalhar como encadernador, o que lhe permitiu ler durante os tempos livres;
- Aos 20 anos, resolveu abandonar o seu emprego de encadernador e, com o desejo de obter um emprego num laboratório científico, escreveu uma carta a Sir Humphry Davy;
- Humphry recebeu Faraday, que o informou que também realizava experiências químicas e eletroquímicas;
- Em março de 1813, Faraday começou a trabalhar como ajudante de laboratório na Royal Institution. Muitos anos mais tarde, Sir Humphry disse: “A maior das minhas descobertas é Faraday”;
- Sete meses depois, como assistente de Sir Humphry, Faraday viajou pela Europa numa viagem científica;
- Em abril de 1815, de volta ao Instituto, Faraday continuou com a sua
produtiva carreira e tornou-se sucessor de Davy como diretor do laboratório;
- Em 29 de agosto de 1831 descobriu a indução eletromagnética;
- Foi o pai do motor elétrico e do gerador elétrico.
Michael Faraday
(1791 - 1867)
Contributos
Contributos
Efeito Faraday
- As contribuições mais importantes do físico britânico foram na área da eletricidade e do magnetismo;
- Faraday:
- descobriu a lei da indução eletromagnética;
- criou o primeiro motor elétrico e o primeiro dínamo;
- demonstrou a relação entre a energia elétrica e a ligação química;
- descobriu o efeito do magnetismo sobre a radiação (efeito Faraday);
- desenvolveu o diamagnetismo e o paramagnetismo (materiais que são repelidos ou atraídos por um campo magnético);
- Foi Faraday que facultou a base experimental e uma boa parte da base teórica com a qual James Clerk Maxwell criou a teoria clássica do campo eletromagnético.
Lei de Faraday
- A Lei de Faraday, nomeada assim devido ao físico do século XIX Michael Faraday, relaciona a taxa de variação do fluxo magnético através de uma espira com a magnitude da força eletromotriz nela induzida.
Lei de Faraday
https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_pt.html
Motor Elétrico e Dínamo
Dínamo
Motor Elétrico de Faraday
Motor Elétrico e Dínamo
O Dínamo é um gerador que produz energia de corrente contínua .O problema com este gerador simples é que, quando o rotor gira, acaba por reverter a corrente e, como na altura era difícil de utilizar e controlar a corrente alternada, tiveram de inventar um comutador.
James Clerk Maxwell
Maxwell
- Físico e matemático escocês que nasceu em Edimburgo, Escócia, no dia 13 de junho de 1831.
- Aos 16 anos entrou para a Universidade de Edimburgo onde mostrou ser um matemático brilhante.
- Em 1950, ingressou na Universidade de Cambridge onde estudou com o matemático William Hopkins.
- Formou-se em 1854, mas permaneceu no Trinity College a realizar trabalho de investigação e pesquisa.
- Recebeu a medalha Rumford da Royal Society devido ao seu trabalho em ótica.
- De volta à Escócia, é nomeado para a cadeira de Ciências no Marischal College, de Aberdeen. Durante esse período, desenvolveu a teoria da indução eletromagnética e a produção de eletricidade a partir do magnetismo.
- Durante algum tempo Maxwell retirou-se para sua propriedade em Glenair para terminar a sua obra sobre a teoria eletromagnética.
- Morreu em Cambridge, Inglaterra, no dia 5 de novembro de 1879,
vítima de um cancro abdominal.
James Maxwell
(1831 - 1879)
Contributos
Contributos
- Maxwell foi o grande físico do Séc. XIX, unificando luz e eletromagnetismo, prevendo, assim, a existência das ondas eletromagnéticas. Deixou incomensuráveis contribuições à frente do seu tempo que serviram de base para a Teoria da Relatividade Especial de Einstein e sem o seu trabalho toda a tecnologia da atualidade não existiria.
- Maxwell unificou eletricidade, magnetismo e ótica em vinte equações, que mais tarde foram sintetizadas em quatro e que receberam o nome de Equações de Maxwell.
Lei de Gauss
Lei de Gauss
(Eletrostática)
Equação Diferencial
Equação Integral
Lei de Gauss para o Magnetismo
Inexistência de Monopolos
Lei de Gauss (Magnetismo)
Equação Diferencial
Equação Integral
Lei de Faraday
Um exemplo contra que levou à Teoria da Relatividade
Lei de Faraday
Disco de Faraday
Equação Integral
Equação Diferencial
Lei de Ampère-Maxwell
Campo Elétrico que varia no tempo
Lei de Ampère-Maxwell
Campo Magnético que varia no tempo
"Ondas eletromagnéticas autossustentadas através do espaço vazio"
Equação Diferencial
Equação Integral
Heinrich Hertz
Hertz
- Nasceu em 22 de Fevereiro de 1857 em Hamburgo, Alemanha.
- 1876- Ingressa no Instituto Politécnico de Dresden;
- 1877- Serviço militar em Berlim;
- 1878- Ingressa na Universidade de Munique;
- 1879- Estudante em Berlim, aluno de Gustav Kirchhoffe Hermannvon Helmholtz no Instituto de Física;
- 1880- Acaba o doutoramento em Física e, em seguida, torna-se assistente do Instituto de Física;
- 1883- Professor na Universidade de Kiel onde efetuou pesquisas sobre o eletromagnetismo;
- 1885- Professor na Universidade de Karlsruhe;
- 1887- Estudo as diversas teorias de Maxwell, Weber, Helmholtz e constrói um oscilador;
- 1888- Trabalho e descoberta das ondas eletromagnéticas no ar;
- 1894- Morre de granulomatose com poliangite aos 36 anos de idade,
em Bonn.
Heinrich Hertz
(1857 - 1894)
Contributos
Contributos
- Demonstrou experimentalmente a teoria da eletrodinâmica de Maxwell, mais concretamente a existência das ondas eletromagnéticas no ar, que apresentaram, na sua experiência, o comportamento que Maxwell tinha previsto na sua teoria;
- Hertz demonstrou, também, que os raios catódicos podiam penetrar em folhas de metal muito finas (como o alumínio). Mais tarde, um aluno seu, Philipp Lenard , desenvolveu esse efeito de raio, chegando a ganhar um Prémio Nobel;
- Para além disto, Hertz ajudou a estabelecer o efeito fotoelétrico (que mais tarde foi explicado por Albert Einstein) quando percebeu que um objeto carregado perde a sua carga mais rapidamente quando iluminado por radiação ultravioleta;
Conclusão e aplicações na Atualidade
- Devido ao trabalho de todos estes cientistas foi possível criar uma revolução na física, visto que unificaram e desenvolveram todo o conhecimento que serviu de base às teorias dos séculos seguintes e das que ainda estão por descobrir e também o desenvolvimento de toda a tecnologia que usamos atualmente, sendo a maior parte baseada nos conhecimentos do eletromagnetismo.
Atualidade e Conclusão
Bibliografia
Bibliografia
- https://pt.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%B3ria_do_eletromagnetismo
- https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-historia-eletromagnetismo.htm
- https://www.explicatorium.com/fisica/eletromagnetismo.html
- https://pt.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Hertz
- https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_pt.html
- https://www.youtube.com/watch?v=UzW_jAJzlgI
- https://www.pbs.org/video/maxwells-equations-crash-course-physics-37-mhhfpl/
- https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/as-equacoes-maxwell.htm
- https://www.edumedia-sciences.com/es/media/56-experimento-de-oersted
- https://www.youtube.com/watch?v=4rVwibQ7zjM
- https://www.youtube.com/watch?v=iq4iazJSjuY
- https://www.youtube.com/watch?v=44SI1D5UGrg