tudo sobreRaios, relâmpagos e trovões Capítulo 5 – O invento e os cientistas Capítulo 5 O invento e os cientistas Franklin pretendia evitar mas acabou provocando Depois de sua famosa (e perigosíssima!) experiência com a pipa, em 1751 – quando decidiu chegar de algum jeito até à nuvem de tempestade para comprovar se, de fato, o raio e a faísca produzida ao descarregar uma garrafa de Leyden eram da mesma natureza –, Benjamin Franklin foi além e inventou o pára-raios, que funciona até hoje, sem grandes modificações. Ele percebeu que a eletricidade acumulada numa garrafa de Leyden descarregava mais depressa por uma agulha. Quanto mais fina e pontuda fosse a agulha, mais rápido a garrafa perdia a sua carga elétrica. Então, juntou uma coisa a outra: se o raio da nuvem era atraído por uma ponta bem no alto e descia por um fio, como comprovou com a sua pipa, concluiu que se instalasse uma vareta de metal no alto de sua casa e enterrasse a outra extremidade no solo (aproximadamente a um metro e meio de profundidade), a corrente elétrica da nuvem seria descarregada diretamente no solo, sem causar nenhum dano pelo caminho. O que ele provavelmente não imaginou é que o pára-raios também funciona impedindo ou provocando a ocorrência de raios. Ao passar sobre um pára-raio do tipo Franklin, a nuvem carregada atrai elétrons do solo pelo caminho mais curto, que é exatamente pelo pára-raios. Os elétrons sobem pela barra, acumulando-se nas suas pontas. Na maioria das vezes, os elétrons escapam facilmente do pára-raio para a nuvem, sem precisar romper as moléculas de ar que estão oferecendo resistência (a capacidade isolante do ar) no caminho e, com isso, neutralizam a carga da nuvem. Nesse caso o raio não ocorre. Mas, à medida que aumenta o campo elétrico na nuvem, seu poder de atração fica gigantesco a ponto de os elétrons saltarem do pára-raio para a nuvem, quebrando a resistência do ar: é o raio. Neste caso, poderíamos dizer que o pára-raios provocou o raio, já que serviu de caminho mais curto para a corrida de elétrons. A descarga elétrica corre pela haste do pára-raio e desce pelo cabo condutor até descarregar no solo. Se o pára-raio não estivesse ali, os elétrons escolheriam outro caminho - um outro ponto mais alto, como uma árvore, por exemplo. Observe que, apesar de dizermos que o raio “caiu” em tal lugar, na verdade ele não cai. Campo Elétrico – Para entender o que é campo elétrico, penteie seu cabelo. Depois, aproxime o pente do cabelo, sem tocá-lo. Você vai perceber que os fios serão atraídos pelo pente. Esta força de atração é a comprovação da existência de um campo elétrico entre o seu cabelo e o pente. Ao atritar o pente sobre o cabelo, alguns elétrons migram dos fios para o pente, ou seja: seu cabelo perde elétrons e fica carregado positivamente, enquanto que o pente, que ganhou elétrons, fica carregado negativamente. Como as cargas opostas se atraem, o pente parece ter o poder de atrair o seu cabelo. www.liganessa.com.br • AES ELETROPAULO 14 da altura e do tipo do edifício. com uma antecedência de dez a 30 minutos. Faraday tomou o cuidado de não tocar no metal das paredes e.tudo sobre Raios. C. Tudo o que se sabe. da sua localização. ele mede as radiações eletromagnéticas. Faraday mirou no que viu e acertou no que não viu O físico inglês Michael Faraday não estava nem pensando em raio quando resolveu fazer uma experiência bem maluca. Na época ninguém sabia para que tal descoberta serviria. se protejam. mas hoje esse sistema é utilizado para proteger edificações das descargas elétricas da atmosfera. fixadas numa base de onde sai um cabo de cobre (o condutor de descida) que desce até ser enterrado no solo. o detector pode desligar automaticamente os equipamentos eletrônicos. foi contado por outros historiadores e filósofos que viveram depois.546 a.C. É por esta razão que telefones celulares e rádios não funcionam dentro de túneis (que são de concreto revestidos por uma malha metálica). é fácil reconhecer o invento de Franklin: uma ou mais hastes metálicas pontiagudas (o captor). Construiu uma caixa com paredes feitas de tela metálica e colocou um tablado de madeira no fundo.com. o equipamento tem uma pequena antena acoplada. tempo suficiente para que pessoas que estejam em áreas abertas – como parques e estádios. aos 78 anos. Até hoje ninguém encontrou qualquer documento escrito por ele. e morrido.C. relâmpagos e trovões Capítulo 5 – O invento e os cientistas O pára-raios de Franklin funciona até hoje do mesmo jeito Ao olhar o topo dos edifícios. por exemplo. Não é a toa que todos os explosivos – como o gás e a gasolina.br • AES ELETROPAULO 15 . Brasileiros desenvolvem o detector de raios Para prevenir os danos causados pelas descargas elétricas.. “a de não entrarem no interior de uma casca metálica” – ficou conhecida como “gaiola de Faraday”. Tales deve ter nascido em 624 a. Os raios que atingem os aviões e os trens não afetam os passageiros no seu interior pelo mesmo motivo. A área de proteção depende da altura da haste captora. evitando prejuízos que os pára-raios não impedem. Nem mesmo os campos eletromagnéticos conseguem penetrar um ambiente protegido por uma gaiola de Faraday.. Por meio de sensores. Se instalado em indústrias. a equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE desenvolveu um detector de relâmpagos. Do tamanho de uma caixa de sapatos. não tomou choque nenhum! Essa engenhoca – que provou que as correntes elétricas tinham uma propriedade curiosa.liganessa. detectando o menor sinal de descarga elétrica nas nuvens – indício de formação de tempestade – e dispara um alarme sonoro e visual. são armazenados e transportados em tanques metálicos. Entrou na caixa pisando nesse tablado e pediu ao seu assistente que eletrificasse as paredes pelo lado de fora. inclusive algumas piadas sobre ele. www. durante a 58ª Olimpíada. carros fechados e túneis são ótimos lugares para se proteger de raios. Aliás. É capaz de detectar tempestades a até 60 quilômetros de distância.) Tales de Mileto é considerado um dos primeiros filósofos e matemáticos gregos. . Tales de Mileto Grécia (624 a. O título completo era De magnete magneticisque corporibus et de magno magnete tellure physiologia nova. Estudou em Cambridge e aos 25 anos se formou em medicina. William Gilbert Inglaterra (1544 . Dizem que Newton concluiu isso quando estava sentado sob uma macieira e uma maçã madura lhe caiu na cabeça. em 1603. E que a Terra era um disco chato que flutuava sobre as águas. Tales também tinha uma explicação científica para a origem do universo: ele acreditava que a água era o princípio de todas as coisas. Gilbert era um estudioso que gostava de provar tudo fazendo experiências. www. quer dizer desaparecer.tudo sobre Raios.1603) William Gilbert nasceu em 1544. na Inglaterra. Eclipse. Sua família fabricava instrumentos científicos. alemão. se encontrou com um cientista muito importante chamado Isaac Newton. Ainda menino. em Colchester. C. francês. que em latim quer dizer Sobre o ímã e os corpos magnéticos. e talvez por isso ele se interessasse. as pessoas morriam de medo de eclipse porque achavam que o sol ou a lua iam sumir de vez. em grego. que o fez ser conhecido como o ‘Pai do Magnetismo’. italiano e espanhol. e sobre o grande ímã. Dizem também que ele acertou em cheio a data de um eclipse solar. aconteceu em 28 de maio de 585 a. que Benjamin Franklin.liganessa. Com 56 anos tornou-se médico particular da rainha Elizabeth I e morreu três anos depois. na Holanda. Resolveu estudar melhor as idéias publicadas no livro de Peter Peregrinus e derrubou muitas crendices daquela época. de fato. feito um navio. inglês. relâmpagos e trovões Capítulo 5 – O invento e os cientistas que foi disputada entre 548 e 545 a. C. desde pequeno. Ou ainda que bastava passar alho num ímã para destruir o seu poder de atrair coisas. em 1692 e morreu em 1761. Com 23 anos formou-se médico na Universidade de Leyden e dois anos depois. desenvolvida por Musschenbroek. Atribuem a ele cinco teoremas de geometria que você ainda vai aprender na escola. a Terra. Pieter van Musschenbroek Holanda (1692 . nos Estados Unidos. como a de que os navios deveriam ser construídos com pinos de madeira ao invés de pregos de ferro para evitar que fossem atraídos pelas montanhas do pólo norte.br • AES ELETROPAULO 16 . Depois de estudar e fazer contas. além de descobrir a propriedade do âmbar de atrair coisas quando friccionado. ele foi capaz de calcular a altura das pirâmides do Egito e a distância entre um navio no alto-mar e a costa. Naquela época. na Inglaterra. aprendeu várias línguas na escola: latim. como microscópios e telescópios. inventou o pára-raio. Ele saiu gritando: Eureka! Eureka! Que em grego quer dizer: Achei! Achei! Foi Musschenbroek quem divulgou as idéias de Newton na Holanda. pelo estudo das ciências. Gilbert também escreveu em latim um livro muito importante. Foi graças à Garrafa de Leyden.1761) Pieter van Musschenbroek nasceu em Leyden. no mesmo ano que ela. Tales previu o eclipse do sol que. grego.com. Há quem diga que. Newton foi o primeiro a provar que a Terra exerce uma força que atrai todos os corpos para ela: é a Lei da Gravidade. no condado de Essex. Num dos casos. Faraday conseguiu ser contratado como assistente de laboratório na Royal. que a variação magnética produzia eletricidade. construindo equipamentos motores. Para comprovar. As linhas seriam círculos concêntricos em torno de um fio por onde passa corrente elétrica. substituindo um funcionário do laboratório daquela instituição. Faraday concluiu que o magnetismo era um campo que se estendia do seu ponto de origem e enfraquecia com a distância. As experiências de Faraday Forças elétricas podem produzir movimento – Faraday montou um circuito elétrico com dois fios e dois magnetos. induzindo uma corrente elétrica. Ele imaginava linhas ligando todos os pontos de intensidade magnética igual – as linhas de força.br • AES ELETROPAULO 17 . que ficara doente. O circuito poderia ser aberto ou fechado por uma chave. Um magneto pode induzir uma corrente elétrica – Faraday usou um anel de ferro. nenhuma linha cruzava a segunda www. as linhas magnéticas de força diminuíam para dentro. Quando a corrente passava através do fio.tudo sobre Raios.1867) Michael Faraday nasceu num subúrbio de Londres. Faraday propôs a idéia de campo – imaginou que existiam linhas de força magnética. Com persistência. Em parte dele enrolou uma espiral de arame e o ligou numa bateria. um amigo do seu patrão o encaminhou para assistir a uma palestra sobre Eletroquímica na Royal Institucion. ele já havia realizado outras experiências sobre a produção de movimento através da eletricidade. O próprio Faraday construiu um aparelho. e talvez a luz e o calor fossem vibrações que viajavam ao longo de tais linhas de força. ele enrolou uma segunda espiral de arame em outro segmento do anel de ferro e a ligou num galvanômetro. Ele descobriu o princípio da indução. Notando isso. Antes. De fato. Se fechasse o circuito. No outro. Foi à escola por pouco tempo porque precisava trabalhar para ajudar em casa. apresentando os seus trabalhos aos cientistas da época. Observando isso. na Inglaterra. e mesmo cientistas. Em 1831. ou seja. a corrente fluiria e um campo magnético seria estabelecido e concentrado no anel de ferro. o fio móvel movia-se em torno do magneto fixo e o magneto móvel movia-se em torno do fio fixo. Funcionou: a agulha do galvanômetro se agitava num sentido quando o circuito era fechado e mal se movia no sentido oposto quando o circuito era aberto. as linhas magnéticas de força difundiam-se e cruzavam a segunda espiral. relâmpagos e trovões Capítulo 5 – O invento e os cientistas Michael Faraday Inglaterra (1791 .com. logo após a descoberta de Oersted apareceram várias homens práticos. Imaginou também que essas linhas tendiam a se encurtar quando podiam e a se repelir mutuamente. e que estas ficavam tanto mais próximas quanto mais forte fosse o campo magnético. induzindo uma corrente elétrica na direção oposta. especialmente pelos livros de ciências. Quando um circuito era fechado e a eletricidade fluía. o magneto era fixo e o fio era móvel. Foi vendendo livros e jornais que ele se interessou pela leitura. o fio era fixo e o magneto era móvel. Quando o circuito era reaberto. em 1791 e morreu em 1867. Para Faraday o espaço deveria estar cheio de linhas de força.liganessa. composto de um imã e um fio flutuante onde este girava em torno do imã. Faraday ficou tão fascinado que até conseguiu um bico. chamado Newington. Faraday consolidou a união entre a eletricidade e o magnetismo. onde ele desenvolveu a maioria das experiências que o tornariam famoso. Quando as linhas magnéticas permaneciam no lugar porque a corrente na primeira espiral fluía permanentemente. levando em consideração as descobertas de Oersted. foi o homenageado. www.br • AES ELETROPAULO 18 .tudo sobre Raios. Faraday descobrira a indução magnética e inventara. De início estes novos equipamentos ficavam limitados apenas a ilustrar as propriedades eletromagnéticas descobertas. o gerador elétrico de Faraday obtinha pouca eletricidade. por ter sido o primeiro a anunciar formalmente os seu resultado. Suas descobertas e deduções no campo da eletricidade . Energia mecânica + campo magnético = eletricidade – O desafio seguinte para Faraday era inventar um jeito de o metal atravessar continuamente as linhas de força. O que fez foi girar uma roda de cobre entre as pontas de uma ferradura magnetizada. descobrindo a força eletromotriz de auto-indução. Joseph Henry.como o fenômeno da indução. a existência do campo magnético e a afirmação de que a eletricidade. relâmpagos e trovões Capítulo 5 – O invento e os cientistas espiral em qualquer direção e nenhuma corrente era induzida. Faraday.com. qualquer que seja ela. Com a força muscular. assim. o transformador e o gerador. sua borda atravessava continuamente as linhas magnéticas da ferradura e uma corrente elétrica fluía ininterruptamente pela roda.liganessa. é sempre idêntica na sua natureza – serviram de ponto de partida para outros cientistas importantes. Enquanto a roda girava. antecipou-se às experiências de indução de Faraday. Faraday não foi o único que descobriu o fenômeno da indução. James Clerck Maxwell comprovou matematicamente a existência do campo magnético. o primeiro transformador elétrico. Quase concomitantemente. Era preciso girar a roda com força para obter eletricidade. As descobertas de Faraday conduziram a outras invenções como a bobina de indução. também em 1831. coisa que Faraday não conseguiu por saber pouco de matemática. professor americano.
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