Eletricidade e MagnetismoDe Gilbert à Faraday e Maxwell

Victor O. Rivelles

Instituto de Física da Universidade de São Pauloe-mail: rivelles@fma.if.usp.br

http://www.fma.if.usp.br/~rivelles

Convite à Física, 22/08/07

Introdução

A eletricidade e o magnetismo eram conhecidos desde aantiguidade.

A bateria de BagdáBússola chinesa

Porém, uma compreensão sistemática só começou cerca de 4séculos atrás!

Introdução

A eletricidade e o magnetismo eram conhecidos desde aantiguidade.

A bateria de Bagdá

Bússola chinesa

Porém, uma compreensão sistemática só começou cerca de 4séculos atrás!

Introdução

A eletricidade e o magnetismo eram conhecidos desde aantiguidade.

A bateria de BagdáBússola chinesa

Porém, uma compreensão sistemática só começou cerca de 4séculos atrás!

Introdução

A eletricidade e o magnetismo eram conhecidos desde aantiguidade.

A bateria de BagdáBússola chinesa

Porém, uma compreensão sistemática só começou cerca de 4séculos atrás!

William Gilbert

Estudou a eletricidade estática eo magnetismo em 1600.

Usava um pedaço de ambar (emgrego: elektron).Concluiu que a Terra é um imensoimã e por isso a agulha de umabússola aponta para o Norte.O campo magnético da Terranuma erupção solarEnorme influência sobre Kepler eNewton.

Terrella

William Gilbert

Estudou a eletricidade estática eo magnetismo em 1600.Usava um pedaço de ambar (emgrego: elektron).

Concluiu que a Terra é um imensoimã e por isso a agulha de umabússola aponta para o Norte.O campo magnético da Terranuma erupção solarEnorme influência sobre Kepler eNewton.

Terrella

William Gilbert

Estudou a eletricidade estática eo magnetismo em 1600.Usava um pedaço de ambar (emgrego: elektron).Concluiu que a Terra é um imensoimã e por isso a agulha de umabússola aponta para o Norte.

O campo magnético da Terranuma erupção solarEnorme influência sobre Kepler eNewton.

Terrella

William Gilbert

Estudou a eletricidade estática eo magnetismo em 1600.Usava um pedaço de ambar (emgrego: elektron).Concluiu que a Terra é um imensoimã e por isso a agulha de umabússola aponta para o Norte.O campo magnético da Terranuma erupção solar

Enorme influência sobre Kepler eNewton.

Terrella

William Gilbert

Estudou a eletricidade estática eo magnetismo em 1600.Usava um pedaço de ambar (emgrego: elektron).Concluiu que a Terra é um imensoimã e por isso a agulha de umabússola aponta para o Norte.O campo magnético da Terranuma erupção solarEnorme influência sobre Kepler eNewton.

Terrella

Benjamin Franklin

Dois tipos de eletricidade eramconhecidas (dois fluídos):

Eletricidade vítreaEletricidade resinosa

Franklin propos que as duas formas deeletricidade eram devidas a um únicofluído:

Matéria com pouco fluído elétrico:carregado positivamente – vítreaCom excesso de fluído elétrico:carregado negativamente – resinosa

Descobriu o princípio da conservaçãoda carga elétrica!Raio numa tempestade é composto deeletricidade: invenção do pára-raios.Eletroscópio

Benjamin Franklin

Dois tipos de eletricidade eramconhecidas (dois fluídos):

Eletricidade vítreaEletricidade resinosa

Franklin propos que as duas formas deeletricidade eram devidas a um únicofluído:

Matéria com pouco fluído elétrico:carregado positivamente – vítreaCom excesso de fluído elétrico:carregado negativamente – resinosa

Descobriu o princípio da conservaçãoda carga elétrica!Raio numa tempestade é composto deeletricidade: invenção do pára-raios.Eletroscópio

Benjamin Franklin

Dois tipos de eletricidade eramconhecidas (dois fluídos):

Eletricidade vítreaEletricidade resinosa

Franklin propos que as duas formas deeletricidade eram devidas a um únicofluído:

Matéria com pouco fluído elétrico:carregado positivamente – vítreaCom excesso de fluído elétrico:carregado negativamente – resinosa

Descobriu o princípio da conservaçãoda carga elétrica!

Raio numa tempestade é composto deeletricidade: invenção do pára-raios.Eletroscópio

Benjamin Franklin

Dois tipos de eletricidade eramconhecidas (dois fluídos):

Eletricidade vítreaEletricidade resinosa

Franklin propos que as duas formas deeletricidade eram devidas a um únicofluído:

Matéria com pouco fluído elétrico:carregado positivamente – vítreaCom excesso de fluído elétrico:carregado negativamente – resinosa

Descobriu o princípio da conservaçãoda carga elétrica!Raio numa tempestade é composto deeletricidade: invenção do pára-raios.

Eletroscópio

Benjamin Franklin

Dois tipos de eletricidade eramconhecidas (dois fluídos):

Eletricidade vítreaEletricidade resinosa

Franklin propos que as duas formas deeletricidade eram devidas a um únicofluído:

Matéria com pouco fluído elétrico:carregado positivamente – vítreaCom excesso de fluído elétrico:carregado negativamente – resinosa

Descobriu o princípio da conservaçãoda carga elétrica!Raio numa tempestade é composto deeletricidade: invenção do pára-raios.Eletroscópio

Lei de Coulomb

Início do estudoquantitativo da eletricidadee magnetismo.

Lei de Coulomb: A forçaproduzida por duas cargasé diretamente proporcionalao produto das cargas einversamente proporcionalao quadrado da distânciaentre elas.

F =1

4πε0

q1q2

r2

Balança de torção:

Lei de Coulomb

Início do estudoquantitativo da eletricidadee magnetismo.Lei de Coulomb: A forçaproduzida por duas cargasé diretamente proporcionalao produto das cargas einversamente proporcionalao quadrado da distânciaentre elas.

F =1

4πε0

q1q2

r2

Balança de torção:

Lei de Coulomb

Início do estudoquantitativo da eletricidadee magnetismo.Lei de Coulomb: A forçaproduzida por duas cargasé diretamente proporcionalao produto das cargas einversamente proporcionalao quadrado da distânciaentre elas.

F =1

4πε0

q1q2

r2

Balança de torção:

Galvani e Volta

LUIGI GALVANI

Bisturi eletricamente carregadofaz a perna de uma rã mover-se.Eletricidade animal, hoje:bioeletricidade.ALESSANDRO VOLTAPilha Voltaíca: zinco e cobre, ecartão de papel embebido emsalmoura.Corrente elétrica.

Galvani e Volta

LUIGI GALVANIBisturi eletricamente carregadofaz a perna de uma rã mover-se.Eletricidade animal, hoje:bioeletricidade.

ALESSANDRO VOLTAPilha Voltaíca: zinco e cobre, ecartão de papel embebido emsalmoura.Corrente elétrica.

Galvani e Volta

LUIGI GALVANIBisturi eletricamente carregadofaz a perna de uma rã mover-se.Eletricidade animal, hoje:bioeletricidade.ALESSANDRO VOLTA

Pilha Voltaíca: zinco e cobre, ecartão de papel embebido emsalmoura.Corrente elétrica.

Galvani e Volta

LUIGI GALVANIBisturi eletricamente carregadofaz a perna de uma rã mover-se.Eletricidade animal, hoje:bioeletricidade.ALESSANDRO VOLTAPilha Voltaíca: zinco e cobre, ecartão de papel embebido emsalmoura.Corrente elétrica.

Ørsted e Ampére

Hans Christian ØrstedDescobriu que quando ligava edesligava uma bateria a agulhade uma bússola próxima eradefletida.Isto é o que ele observou.

O campo magnético é irradiadopor um fio que transporta umacorrente elétrica: relação entreeletricidade e magnetismo!A força não atua na linha que ligao fio à bússola!André-Marie AmpéreLei de Ampére: B = µ0 i

2πr

Ørsted e Ampére

Hans Christian ØrstedDescobriu que quando ligava edesligava uma bateria a agulhade uma bússola próxima eradefletida.Isto é o que ele observou.O campo magnético é irradiadopor um fio que transporta umacorrente elétrica: relação entreeletricidade e magnetismo!A força não atua na linha que ligao fio à bússola!

André-Marie AmpéreLei de Ampére: B = µ0 i

2πr

Ørsted e Ampére

Hans Christian ØrstedDescobriu que quando ligava edesligava uma bateria a agulhade uma bússola próxima eradefletida.Isto é o que ele observou.O campo magnético é irradiadopor um fio que transporta umacorrente elétrica: relação entreeletricidade e magnetismo!A força não atua na linha que ligao fio à bússola!André-Marie AmpéreLei de Ampére: B = µ0 i

2πr

Michael Faraday

Fez enormes e importantes descobertassobre o eletromagnetismo.

Lei de Faraday: campo magnético quevaria com o tempo produz uma forçaeletromotriz: ε = − dΦB

dt

Construiu o primeiro dínamo.E também o motor elétrico! Variações:motor homopolar, ou outro motor homoplar,ou carrinho homopolar..A divisão entre os vários tipos deeletricidade (estática, corrente e animal)era ilusória.

Michael Faraday

Fez enormes e importantes descobertassobre o eletromagnetismo.Lei de Faraday: campo magnético quevaria com o tempo produz uma forçaeletromotriz: ε = − dΦB

dt

Construiu o primeiro dínamo.E também o motor elétrico! Variações:motor homopolar, ou outro motor homoplar,ou carrinho homopolar..A divisão entre os vários tipos deeletricidade (estática, corrente e animal)era ilusória.

Michael Faraday

Fez enormes e importantes descobertassobre o eletromagnetismo.Lei de Faraday: campo magnético quevaria com o tempo produz uma forçaeletromotriz: ε = − dΦB

dt

Construiu o primeiro dínamo.

E também o motor elétrico! Variações:motor homopolar, ou outro motor homoplar,ou carrinho homopolar..A divisão entre os vários tipos deeletricidade (estática, corrente e animal)era ilusória.

Michael Faraday

Fez enormes e importantes descobertassobre o eletromagnetismo.Lei de Faraday: campo magnético quevaria com o tempo produz uma forçaeletromotriz: ε = − dΦB

dt

Construiu o primeiro dínamo.E também o motor elétrico! Variações:motor homopolar, ou outro motor homoplar,ou carrinho homopolar..

A divisão entre os vários tipos deeletricidade (estática, corrente e animal)era ilusória.

Michael Faraday

Fez enormes e importantes descobertassobre o eletromagnetismo.Lei de Faraday: campo magnético quevaria com o tempo produz uma forçaeletromotriz: ε = − dΦB

dt

Construiu o primeiro dínamo.E também o motor elétrico! Variações:motor homopolar, ou outro motor homoplar,ou carrinho homopolar..A divisão entre os vários tipos deeletricidade (estática, corrente e animal)era ilusória.

Michael Faraday

Linhas de força elétrica e magnética eram essenciais paraFaraday.

Os campos elétrico e magnético não representam apenas aslinhas de força, mas tem existência física pois armazenamenergia.Canhão de Gauss

Michael Faraday

Linhas de força elétrica e magnética eram essenciais paraFaraday.

Os campos elétrico e magnético não representam apenas aslinhas de força, mas tem existência física pois armazenamenergia.

Canhão de Gauss

Michael Faraday

Linhas de força elétrica e magnética eram essenciais paraFaraday.

Os campos elétrico e magnético não representam apenas aslinhas de força, mas tem existência física pois armazenamenergia.Canhão de Gauss

James Clerk Maxwell

Sintetizou todo o conhecimentodo eletromagnetismo numconjunto de equações: asequações de Maxwell.

As eqs. de Maxwell possuemsoluções oscilantes. que sepropagam com velocidade1/√

µ0ε0 cujo valor numéricocoincide com a velocidade da luzno vácuo.A luz é uma onda EM!Para produzir tais ondas eranecessário fazer cargas elétricasoscilarem com frequência muitoalta (∼ 1015s−1): não havia comotestar se a luz era uma onda EM!

James Clerk Maxwell

Sintetizou todo o conhecimentodo eletromagnetismo numconjunto de equações: asequações de Maxwell.As eqs. de Maxwell possuemsoluções oscilantes. que sepropagam com velocidade1/√

µ0ε0 cujo valor numéricocoincide com a velocidade da luzno vácuo.

A luz é uma onda EM!Para produzir tais ondas eranecessário fazer cargas elétricasoscilarem com frequência muitoalta (∼ 1015s−1): não havia comotestar se a luz era uma onda EM!

James Clerk Maxwell

Sintetizou todo o conhecimentodo eletromagnetismo numconjunto de equações: asequações de Maxwell.As eqs. de Maxwell possuemsoluções oscilantes. que sepropagam com velocidade1/√

µ0ε0 cujo valor numéricocoincide com a velocidade da luzno vácuo.A luz é uma onda EM!

Para produzir tais ondas eranecessário fazer cargas elétricasoscilarem com frequência muitoalta (∼ 1015s−1): não havia comotestar se a luz era uma onda EM!

James Clerk Maxwell

Sintetizou todo o conhecimentodo eletromagnetismo numconjunto de equações: asequações de Maxwell.As eqs. de Maxwell possuemsoluções oscilantes. que sepropagam com velocidade1/√

µ0ε0 cujo valor numéricocoincide com a velocidade da luzno vácuo.A luz é uma onda EM!Para produzir tais ondas eranecessário fazer cargas elétricasoscilarem com frequência muitoalta (∼ 1015s−1): não havia comotestar se a luz era uma onda EM!

Heinrich Hertz

Hertz construiu um centelhadorpara produzir ondas defrequência ∼ 109s−1.

As ondas produzidas tinhamtodas as propriedades da luz:reflexão, refração, interferência,polarização,... exceto ser visível!Este foi o teste decisivo de que aluz é radiação eletromagnética!

Heinrich Hertz

Hertz construiu um centelhadorpara produzir ondas defrequência ∼ 109s−1.As ondas produzidas tinhamtodas as propriedades da luz:reflexão, refração, interferência,polarização,... exceto ser visível!

Este foi o teste decisivo de que aluz é radiação eletromagnética!

Heinrich Hertz

Hertz construiu um centelhadorpara produzir ondas defrequência ∼ 109s−1.As ondas produzidas tinhamtodas as propriedades da luz:reflexão, refração, interferência,polarização,... exceto ser visível!Este foi o teste decisivo de que aluz é radiação eletromagnética!

http://www.fma.if.usp.br/~rivelles