ELETROMAGNETISMO Pilal

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Pilal Ntheia
RESUMO HISTORICO SOBRE O ELETROMANETISMO
 (Licenciatura em ensino de Física)
Universidade Rovuma
Nampula
2024
Pilal Mtheia
Trabalho de carácter avaliativo referente a cadeira de Electricidade e Magnetismo 2˚ano, curso de licenciatura em Física leccionado por mestre: Momade Jaime Chau e Docente : Cipriano Cipriano
Resumo histórico do Eletromagnetismo
(Licenciatura em Física)
Universidade Rovuma
Nampula
2024
Índice
Introdução	4
Resumo histórico sobre o Eletromagnetismo	5
Descobertas	6
James Clerk Maxwell	7
Evolução de electromagnetismo	10
Importância do magnetismo e do electromagnetismo	10
Considerações finais	11
Bibliografia	12
Introdução
O presente trabalho tem como finalidade fazer um breve levantamento histórico e biográfico da origem do electromagnetismo, começando dos tempos mais remotos na antiga Grécia. Como se sabe, a ciência evolui e , seis séculos antes de Cristo, Tales de Mileto percebeu que uma pequena porção de certa resina quando friccionada adquiria a propriedade de atrair corpos leves. Mas foi somente a partir do século XVII que a electricidade começou a se desenvolver como Ciência. As ideias de alguns pensadores modificaram as concepções da época.
Resumo histórico sobre o Eletromagnetismo
A física do electromagnetismo foi estudada pela primeira vez pelos filósofos da Grécia antiga, que descobriram que se um pedaço de âmbar fosse friccionado e depois aproximado de pedacinhos de palha, a palha seria atraída pelo âmbar. Hoje sabemos que a atracção entre o âmbar e a palha se deve a uma força eléctrica. Os filósofos gregos também observaram que se um tipo de pedra (um ímã natural) fosse aproximado de um objecto de ferro, o objecto seria atraído pela pedra. Hoje sabemos que a atracão entre os ímãs e os objectos de ferro se deve a uma força magnética.
A partir dessa origem modesta na Grécia antiga, as ciências da electricidade e do magnetismo se desenvolveram independentemente por muitos séculos ai é o ano de 1820, quando Hans Christian Oersted descobriu uma ligação entre elas: uma corrente eléctrica em um fio é capaz de mudar a direção da agulha de uma bússola. Curiosamente, Oersted fez essa descoberta, que foi para ele uma grande surpresa, quando preparava uma demonstração para seus alunos de física
A nova ciência do electromagnetismo foi cultivada por cientistas de muitos países. Um dos mais activos foi Michael Faraday, um experimentalista muito competente, com um raro talento para a intuição e a visualização de fenómenos físicos. Um sinal desse talento é o fato ele que seus cadernos de anotações de laboratório não contêm uma única equação. Em meados do século XIX, James Clerk Maxwell colocou as ideias de Faraday em forma matemática, introduziu muitas ideias próprias e estabeleceu uma base teórica sólida para o electromagnetismo.
A primeira observação de fenómenos magnéticos acredita-se que foram na Ásia Menor próximo a antiga cidade grega de Magnésio, lá existem grandes jazidas de óxido de ferro de composição Fe304. Silva (2011, p.30) e Barros (2000, p.312) comentam que relatos de filósofos como Aristóteles falavam sobre propriedades "Maravilhosas" de uma pedra que tinha "alma" de origem divina. Como sabemos desde Tempos antigos esse mineral era conhecido por possuir a propriedade de atrair outros pedaços de mineral do mesmo tipo e também de atrair pedaços de ferro comum. Acredita-se que o nome de "magnética" foi atribuído a este material por causa do local no qual foi originalmente descoberto, embora ninguém saiba antiga foi a descoberta deste material magnético.
Descobertas
As primeiras descobertas das quais se ter noticia, de acordo com a história, relacionadas tipicamente com os fenómenos eléctricos foi feita pelo filosofo grego, Tales de Mileto (625 a. C. - 547 a. C), por volta do século VI a.C , (ARAGAO 2006, p. 65). Ele foi Considerado por Platão como sendo um dos sete sábios da antiga Grécia (Mileto era uma localidade da costa oeste da actual Turquia e, na época, colónia grega). Alguns outros filósofos de sua época consideraram Tales como tendo sido o primeiro filósofo natural.
Segundo Pires (2011, p. 15), sem o misticismo religioso, Tales de Mileto (ver Figura 1) teria sido a primeira pessoa a observar os acontecimentos eléctricos e a tentar dar-lhes algumas explicações. Ele teria verificado que um pedaço de âmbar adquiria o estranho poder de atrair fragmentos de objectos leves ao ser esfregado em algum tecido (ASSIS 2010p. 18-19). Seus trabalhos quase nada foram preservados. Volta (1745-1827), todos estes fizeram importantes estudos no desenvolvimento da Física.
O Holandês Hans Oersted (1777-1845), que descobriu a associação entre electricidade e magnetismo e corrente eléctrica, e o francês André M. Ampere (1775-1836), que trouxe uma contribuição decisiva com seus trabalhos, reconhecendo que, sem a intervenção de qualquer Ímã, dois fios exercem um sobre o outro uma acção atractiva ou repulsiva consoante o sentido das correntes que os percorrem, e jamais podemos nos esquecer do cientista inglês Faraday.
Segundo Rocha et al. (2002, p.246) pelo menos três séculos antes de Oersted já se sabia as semelhanças entre a Electricidade e o Magnetismo que não passou despercebida por alguns cientistas e vários deles buscaram uma conexão entre essas duas áreas da Física.
Benjamin Franklin (1706-1790) chegou a estudar relatos que indicavam que faíscas e raios durante tempestades modificavam agulhas de bússolas e que objectos metálicos como facas e garfos se tornavam magnéticos (estes acontecimentos foram de modos triviais interpretados como um possível casamento entre a Electricidade e o Magnetismo). Rocha et al.(2002, p 247), salienta que naquela época era comum escrever cartas para os amigos e as ideias. Assim norte-americano escreveu numa carta datada de 1773, na qual e discutida a analogia entre as duas ciências.
Michael Faraday empregou esse conceito de linha de forca para descrever as propriedades do campo magnético. Os pólos do depilo magnético são chamados de pólo norte e pólo sul. O pólo norte e aquele que aponta para o norte geográfico quando o depilo magnético gira livremente. Convenciona-se que as linhas de forca tem o sentido que partem do pólo norte e chegam ao pólo sul do depilo magnético. A direção da linha em qualquer ponto indica a direção do campo magnético naquele ponto. Mas, Michael Faraday, físico-químico britânico, foi o responsável por realizar os estudos aprofundados e tornar possível a realização de cálculos capazes de unificar o campo electromagnético. Este trunfo é considerado um grande avanço para a ciência no século XIX.
James Clerk Maxwell
Baseando-se nos estudos de Michael Faraday, Maxwell unificou, em 1864, todos os fenómenos eléctricos e magnéticos observáveis em um trabalho que estabeleceu conexões entre as várias teorias da época, derivando uma das mais elegantes teorias já formuladas.
Maxwell demonstrou, com essa nova teoria, que todos os fenómenos eléctricos e magnéticos poderiam ser descritos em apenas quatro equações, conhecidas actualmente como Equações de Maxwell. Essas são as equações básicas para o electromagnetismo, assim como a lei da gravitação universal e as três leis de Newton são fundamentais para a Mecânica Clássica.
As equações de Maxwell para o electromagnetismo constam da unificação entre as Leis de Gauss, para a electricidade e para o magnetismo, a Lei de Ampére generalizada e a Lei de Faraday para a Indução electromagnética.
1. Lei de Gauss para a electricidade:
Essa é a primeira das quatro equações de Maxwell, proposta originalmente pelo matemático alemão Carl Friedrich Gauss (1777-1855), é o equivalente à lei de Coulomb em situações estáticas. Ela relaciona os campos eléctricos e suas fontes, as cargas eléctricas, e pode ser aplicada mesmo para campos eléctricos variáveis com o tempo
2. Lei de Gauss para o magnetismo:
Esta lei é equivalente à primeira, mas aplicável aos campos magnéticos e evidenciando ainda a não existência de monopólios magnéticos (não existepolo sul ou polo norte isolado). De acordo com essa lei, as linhas de campo magnético são contínuas, ao contrário das linhas de força de um campo eléctrico que se originam em cargas eléctricas positivas e terminam em cargas eléctricas negativas.
3. Lei de Ampére:
A lei de Ampére descreve a relação entre um campo magnético e a corrente eléctrica que o origina. Ela estabelece que um campo magnético é sempre produzido por uma corrente eléctrica ou por um campo eléctrico variável. Essa segunda maneira de se obter um campo magnético foi prevista pelo próprio Maxwell, com base na simetria de natureza: se um campo magnético variável induz uma corrente eléctrica, e consequentemente um campo eléctrico, então um campo eléctrico variável deve induzir um campo magnético.
4. Lei de Faraday:
A quarta das equações de Maxwell descreve as características do campo eléctrico originando um fluxo magnético variável. Os campos magnéticos originados são variáveis no tempo, gerando assim campos eléctricos do tipo rotacionais.
As equações de Maxwell são consideradas o marco final do que chamamos de Mecânica Clássica.
Maxwell foi o primeiro físico a encontrar através de cálculos matemáticos a velocidade das ondas electromagnéticas, tudo graças às suas famosas equações.
. James Clark Maxwell foi o primeiro a prever a existência das ondas electromagnéticas, porém a comprovação dessa existência se deu 30 anos depois, por Heinrich Hertz. Sendo assim, podemos dizer que tal descoberta sobre as ondas electro magnéticas demostrou a importância da pesquisa teórica para o desenvolvimento tecnológico.
Maxwell demonstrou, usando a analogia das oscilações dos campos eléctrico e magnético com as oscilações de um fluido, que essas oscilações poderiam se propagar da mesma forma que as ondas mecânicas. Maxwell imaginou que essas ondas se propagariam em um meio que chamou de éter, um meio invisível que envolveria todos os objectos.
A ideia da existência do éter perdurou até o estabelecimento da Teoria da Relatividade, na segunda década do século XX. Usando as propriedades dos campos eléctrico e magnético, conhecidas na época, Maxwell calculou a velocidade de propagação dessas ondas, obtendo o valor de 3x108 m/s, que reconheceu como sendo o valor da velocidade da luz. Tomando como referência essa descoberta, ele propôs que a luz visível deveria ser uma onda electromagnética.
Maxwell, no ano de 1864, juntou, ou melhor, unificou e generalizou as Leis de Coulomb, Ampère, Faraday e Lenz, enunciando o que hoje conhecemos como as Leis de Maxwell. De uma forma simplificada, elas diziam que:
· A força entre cargas pontuais é directamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas (Lei de Coulomb).
· Não existem monopolos magnéticos.
· - Um campo elétricos varáveis ou uma corrente eléctrica podem criar um campo magnético.
O trabalho de Maxwell não foi bem aceito pela comunidade científica da época. Não havia comprovação experimental da relação entre luz e fenómenos eléctricos e magnéticos. Quando morreu, não houve homenagens a ele. Somente os cientistas de visão, como Hertz, reconheceram de imediato a importância das suas descobertas.
A comprovação experimental da existência de ondas eletromagnéticas fora do espectro visível só ocorreu em 1888, quase dez anos após a morte de Maxwell. Como dito, coube ao físico alemão Heinrich Hertz demonstrar, de forma indiscutível, a existência dessas ondas. As contribuições de Maxwell o colocaram como um dos maiores cientistas de todos os tempos.
Várias outras invenções e descobertas foram igualmente desprezadas pela comunidade. Por exemplo, Alexandre Graham Bell tentou, em 1877, vender a patente de sua invenção para a companhia de telégrafos, que imediatamente recusou a compra.
Maxwell demonstrou, com essa nova teoria, que todos os fenómenos eléctricos e magnéticos poderiam ser descritos em apenas quatro equações, conhecidas actualmente como Equações de Maxwell.
Essas são as equações básicas para o electromagnetismo, assim como a lei da gravitação universal e as três leis de Newton são fundamentais para a Mecânica Clássica.
Evolução de electromagnetismo
A palavra magnetismo surgiu a partir da pedra magnética, descoberta na Ásia em uma região chamada Magnésio. O Tita, de magnética, significa pedra, ou seja, pedra da Magnésio. A sua composição química é o óxido de ferro que, nada mais é, que o imã natural.
Hans Christian Oersted notou que havia um fenómeno magnético e eléctrico envolvido e, desde então, começou a usar a ideia de “electromagnetismo”. Com essa descoberta, o matemático André-Marie desenvolveu o electroíman com o intuito de melhorar o sistema do telefone.
O magnetismo desenvolveu com o estudo das propriedades dos ímanes. Antes nunca se imaginara existir qualquer relação entre os fenómenos magnéticos e fenómenos eléctricos. No século XIX, O físico Dinamarquês Hans Christian Oersted mostrou que há uma relação entre a electricidade e magnetismo, contrariamente ao pensamento até a época.
Os fenómenos electromagnéticos baseiam-se no facto da capacidade da corrente eléctrica ser
Capaz de produzir efeitos magnéticos. Por outras palavras, significa que duas cargas eléctricas
Quando estão em movimento, aparece entre elas uma força denominada força magnética.
Importância do magnetismo e do electromagnetismo
Os fenómenos magnéticos e electromagnéticos rodeiam-nos, fazem parte do nosso dia-a-dia e são de importância fundamental para o funcionamento da sociedade como a entendemos hoje. Por exemplo, a lâmpada e o ar-condicionado funcionam graças a electricidade. Acontece que, sem Magnetismo, não haveria geração de electricidade nas usinas e o motor eléctrico que acciona o compressor do ar condicionado não funcionaria.
Todos os equipamentos que funcionam movidos por motores eléctricos, desde os electrodomésticos até aos trens eléctricos e mesmo indústrias inteiras, não existiriam tal como existem hoje sem o Magnetismo e o Electromagnetismo, que são a base do funcionamento das máquinas eléctricas e da grande maioria dos equipamentos eléctricos e electrónicos,
Considerações finais
Após de investigado do tema em abordagem chegou se a conclusão que o historial da Eletromagnetismo tem extrema importância para a actualidade, Na presente pesquisa os "caminhos" usados objectivaram a clareza e precisão académica. Essa clarividência foi exigida pelos seguintes motivos: por tratar-se de um trabalho académico, além de que essencialmente essa pesquisa propões a analise do percurso histórico do electromagnetismo do Ponto de vista contextual o processo metodológico foi iniciado com um levantamento bibliográfico de carácter exploratório, onde se buscou reunir fontes necessárias para um bom envasamento teórico. Apesar de a Física ser uma ciência experimental, devidos aos objectivos do presente trabalho preferiu-se usar o tipo de pesquisa já mencionado. Em escala decrescente de uso foram utilizados livros, artigos, teses, dissertações.
Na presente pesquisa foram utilizados três níveis vocabulares: o técnico, o específico e o comum. O uso deste vocabulário serviu para tornar as ideias extremamente técnicas, acessíveis, traduzindo-as para um modo mais simples, mas nunca para o senso comum. O conceitual especifico foi apresentado em um vez mais compreensível, pois tais conceitos tem significados particulares em determinado autor ou conjunto de ideias.
Bibliografia
BRAGA, Marcos. Uma abordagem Históricas Filosófica para o Electromagnetismo no
ensino médio. CEFET-RJ-Rio de Janeiro - RJ /Cad. Bras. Ens. Fis., 228 v. 21, n. 2: p. 224-
RODRIGUEZ, Gustavo Jesus Bracho. O Porque de Estudarmos os Materiais Magnéticos
Revista Brasileira de Ensino de Física vol. 20, no. 4, Dezembro, 1998.
ALVARENGA Beatriz : 1 ª edição em são Paula 2006. volume 1
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