Eletrodinâmica Clássica:

Introdução histórica

Prof. Dr. Marcelo Augusto Leigui de OliveiraCCNH - UFABC

leigui@ufabc.edu.br

Antiguidade

900 a.C. – Magnes, um pastor de ovelhas da Tessália (posteriormente Magnésia) caminha sobre um campo de pedras (Fe3O4, magnetita) que atraem seu cajado;

600 a.C – Tales de Mileto (c 625 - c 546 aC) esfrega âmbar (elektron) com pele de gato e atrai pedaços de penas; Relata a descoberta de Magnes;

Séc. III aC – Bússola usada por advinhos chineses (a colher imantada representava o céu na constelação de Ursa Maior), é descrita em 1088 por Shen Kua (1088);

1269 – Petrus Peregrinus de Maricourt (c 1240 - ?) escreveu sua Epístola de Magnete onde relata estudos sistemáticos sobre os ímãs naturais: cunhou o termo “pólo magnético” mostrando que um deles apontava sempre para o norte e quando partido ao meio se transformava em dois ímãs;

1600 – William Gilbert (1544 – 1603) escreveu seu livro De Magnete apresentando um estudo detalhado da força magnética entre ímãs, lançou a primeira versão dos campos magnéticos e elétricos. Propôs que a Terra se comportava como um ímã e que girava diaramente em torno do seu eixo. Construiu o primeiro eletroscópio (versorium);

Idade Média e Renascimento

1640 – Otto von Guericke (1602 – 1686) desenvolveu a máquina eletrostática, uma esfera de enxofre moldada num globo de vidro que ao ser girada e atritada gerava cargas elétricas;

1675 – Robert Boyle (1627 – 1691) descreve no seu livro Experiments and Notes about the Mechanical Origin or Production of Electricity (1675) que aatração elétrica é um material (effluvium) liberado e retornado a um corpo elétrico”;

Século XVII

1705 – Francis Hawksbee (1666 - 1713) descobriu que o mercúrio carregado num gerador de Guericke evacuado produzia uma cintilação. O efeito foi posteriormente a base para luzes de neon e de mercúrio. Em 1709 ele publicou Physico-Mechanical Experiments on Various Subjects;

1722 – Stephen Gray (1666 – 1736) descobriu que a “virtude elétrica” podia ser transmitida por um fio feito de material apropriado. Verificou também a eletrificação por contato;

Século XVIII

1733 – Charles Du Fay (1698 – 1739) Comprovou a existência de dois tipos de força elétrica: uma de atração, já conhecida, e outra de repulsão, utilizando a máquina eletrostática de Guericke;

1745 – Pietr van Musschenbroek (1692 – 1761) desenvolveu a garrafa de Leyden (na Holanda), o primeiro condensador, uma garrafa de vidro revestida interna e externamente de folhas de metal;

1750 – Benjamin Franklin (1706 - 1790) empinando pipas numa tempestade mostrou que o relâmpago era causado por eletricidade estática. Inventor do pára-raios. Desenvolveu a teoria de um único fluido elétrico e batizou as cargas em positivas e negativas;

1750 – John Michell (1724 - 1793) escreveu no seu livro A Treatise on Artificial Magnets que a ação de um ímã sobre outro pode ser deduzida a partir de uma lei de força que varia com o inverso do quadrado da distância entre os pólos individuais do ímã;1767 – Joseph Priestley (1733-1804) afirma em The History of Electricity: “Não há carga elétrica dentro de um corpo metálico” e deduz em analogia com a mecânica: ;

1772 – Henry Cavendish (1731-1810) em An Attempt to Explain some of the Principal Phenomena of Electricity, by Means of an Elastic Fluid (1772) sugeriu a lei , demonstrou que a

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energia armazenada num condensador depende do material entre as placas e estabeleceu a diferença entre carga armazenada e tensão. Desenvolveu o eletroscópio de folhas de ouro;

1785 – Charles Augustin de Coulomb (1735 - 1806) inventou a balança de torção medindo a lei da força eletrostática proporcional ao inverso do quadrado da distância que leva o seu nome e verifica a lei de Michell para ímãs;

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Lei de Coulomb

1791 – Luigi Galvani (1737 - 1798) descobriu a “eletricidade animal”, a partir de estudos realizados com coxa de rã verificou que músculos e células nervosas reagiam à eletricidade;

1796 – Alessandro Volta (1745 - 1827) desenvolveu a primeira pilha elétrica a partir de uma fonte não-mecânica e sim química;

1807-1815 – Humphry Davy (1778 - 1829) desenvolveu o processo da eletrólise (1807) com as pilhas de Volta, isolando elementos como hidrogênio, oxigênio, potássio, sódio, cálcio, estrôncio, bário e magnésio. Em 1815 desenvolveu a lâmpada de Davy, utilizada por mineradores até hoje;

1820 – Hans Christian Oersted (1777 - 1825) pecebeu a deflexão de uma agulha magnética quando a corrente fluia por um condutor posicionado paralelamente a essa agulha, notou que a corrente elétrica gerava um campo magnético;

Século XIX

1820 – André-Marie Ampère (1775 - 1836) demonstrou a existência de uma interação entre fios condutores paralelos. Desenvolveu o solenóide;

1820 – Jean-Baptiste Biot (1774 - 1862) e Felix Savart (1791 - 1841) publicam suas experiências formulando a lei que permite calcular a ação do campo magnético criado por uma corrente elétrica;

1821-1852 – Michael Faraday (1791 - 1867). Em 1821 descobriu a rotação eletromagnética. Em 1831 descobriu a indução eletromagnética, a indução mútua e que a variação magnética próxima a um condutor gera uma corrente neste (lei de indução de Faraday). Em 1834 formula suas leis da eletrólise (leis da eletrólise de Faraday). Em 1838 observa a figura formada por limalhas de ferro numa folha sob a qual colocara um ímã. Em 1845, seguindo a sugestão de Lord Kelvin, mediu o efeito magneto-óptico (rotação de Faraday). Em 1852 formula sua teoria do eletromagnetismo, introduzindo o conceito de campos e linhas de forças;

molCeNFV

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m /485,96,10

1827 – George Simon Ohm (1789 - 1854) enunciou a lei que recebe seu nome;

1847 – Gustav Robert Kirchhoff (1824 - 1887) formulou as leis (da eletricidade) que recebem seu nome que juntamente com a lei de Ohm permitem resolver os mais diversos circuitos elétricos;

V

1867 – Johann Carl Friedrich Gauss (1777 - 1855) publicou neste ano, mas desenvolveu em 1835, a sua famosa lei de Gauss, ou teorema da divergência. Em 1833 construiu juntamente com Wilhelm Weber (1804-1891) um telégrafo;

1864 – James Clerk Maxwell (1831 - 1879) formula a grande síntese do eletromagnetismo estendendo as leis de Gauss, de Faraday e de Ampère para um formalismo diferencial e completou a lei de Ampère para incluir a equação da continuidade. Os campos elétricos e magnéticos satisfazem, a partir das “Equações de Maxwell” a equações de onda, as ondas eletromagnéticas, cujas velocidades são muito próximas à velocidade da luz;

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• E.T. Whittaker, A history of the Theories of Aether and Electricity, 2 Vols (1960);• José Maria Filardo Bassalo, Nascimentos da Física, Revista Brasileira de Ensino

de Física, série de artigos iniciando em 1995 (que eu conheço);• Dictionary of Scientists, Oxford University Press (1999);• Colin A. Ronan, História Ilustrada da Ciência, Vols. II e III, Jorge Zahar Ed.

(1987);• Material de Apoio de História da Física do Prof. Nelson Studart, Departamento

de Física, UFSCar, http://www.df.ufscar.br/textos.html ;Figuras diversas e informações complementares:• images.google.com ;• www.wikipedia.org .

Referências