EVOLUÇÃO DAS IDEIAS DA FÍSICA - RESUMO - TEORIA ELETROMAGNÉTICA

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Evolução das Ideias da Física 
Tiago V. de Freitas 
TEORIA ELETROMAGNÉTICA 
 
Teorias sobre a natureza da luz: 
Newton acreditava que um raio de luz era constituída de minúsculas partículas 
materiais emitidas pela fonte luminosa, porém, ele não acreditava 100% nessa ideia, ele disse 
que era uma consequência muito possível, mas não uma suposição fundamental, ou seja, ele 
teve o cuidado de não se comprometer em definitivo com a teoria. 
Huygens apresentou em 1960 uma teoria onde a luz era uma onda se propagando no 
éter, chamado de éter luminífero, para distingui-lo dos outros éteres então exigentes. A teoria 
de Huygens só passou a ser aceita a partir de 1800, quando Thomas Young mostrou 
experimentalmente que a luz sofria fenômeno de interferência. 
Um breve histórico da Eletricidade e do Magnetismo 
Uma característica da filosofia grega era a repugnância à ação à distância, eles propuseram a 
existência de uma entidade interveniente e não observável para explicar os fenômenos “elétricos” e 
“magnéticos”. Os atomistas sugeriram que alguma coisa emitida pelo âmbar, ou magneto, viajava até 
aos objetos atraídos. Mais tarde surgiu a ideia de uma aura envolvendo o âmbar e o magneto, chamada 
de “eflúvio”. 
Em 1729, Stephen Gray apresentou um trabalho onde mostrava que a eletricidade podia se 
deslocar de um objeto pra outro quando eles eram unidos por um fio. Depois dessa descoberta foi 
abandonada a ideia de um eflúvio elétrico ligado aos corpos. Admitiu-se que essas emanações tinham 
uma existência independente e podiam ser transferidas de um corpo para o outro, recebendo o nome 
de fluido elétrico. 
Charles Du Fay no início do século XVIII constatou que havia dois tipos diferentes de 
eletricidade, a “eletricidade resinosa”, que é a produzida quando substâncias resinosas são atritadas e 
a “eletricidade vítrea” que é a produzida pelo atrito de substâncias como o vidro e a mica. 
É interessante observar que até o final do século XVIII as pesquisas em eletricidade e 
magnetismo eram mais de caráter hipotético do que axiomático. Foi com Leyden nos meados do século 
XVIII que impulsionaram a parte experimental. Do ponto de vista teórico a teoria mais aceita era a dos 
dois fluidos. 
Benjamim Franklin fazendo experiências com a garrafa de Leyden chegou à conclusão de que 
a eletricidade era um elemento presente, em certas proporções, em toda matéria. A eletricidade não 
era criada pelo atrito, afirmou, mas transferida de um objeto para outro mantendo a quantidade total 
constante. Para ele, havia apenas um fluido elétrico, o qual todo o corpo não-eletrizado conteria em 
certa quantidade, e que era um elemento comum a todos eles. Se um corpo o possuísse em excesso, 
era chamado de positivo. Se o possuísse de menos, era negativo. Esta foi a teoria do fluido único, e 
não foi bem recebida pela comunidade científica da época. 
John Michell foi o primeiro a descobrir a lei do inverso do quadrado da distância para a força 
elétrica. Joseph Priestley, observou, em 1767, que no interior de esfera oca e eletrizada não existia 
uma força elétrica. Fazendo analogia com a força de gravitação (que no interior de esfera oca é nula) 
propôs que a força elétrica devia obedecer uma lei do tipo do inverso do quadrado da distância. No 
entanto foi Charles Coulomb um engenheiro civil militar aposentado, realizou experiências com uma 
balança de torsão e enunciou a famosa lei que hoje leva seu nome “a força entre duas cargas é 
diretamente proporcional a carga em cada uma delas e inversamente ao quadrado da distância que as 
separa”. 
Um médico italiano, Luigi Galvani, por volta de 1770 começou a investigar a natureza e os 
efeitos da eletricidade em tecidos animais e na estimulação da musculatura por meios elétricos. Em 
1792 foi capaz de contrair os músculos de uma perna de rã pela simples aplicação a eles de uma espira 
constituída de dois metais diferentes. Este foi o primeiro elemento galvânico: o músculo era tanto o 
eletrólito quanto o indicador de corrente. Galvani supôs, e não completamente erradamente, que 
estas eram manifestações de eletricidade animal, já conhecida dos peixes elétricos. 
Alessandro Volta, em 1796, eliminou completamente a necessidade de um elemento biológico 
para o fenômeno e estabeleceu que uma condição essencial para a circulação elétrica num circuito 
condutor era que este fôsse constituído de dois (ou mais) condutores de “primeira” classe e um de 
“segunda” classe. Ele criou estas idéias, bem como o conceito de corrente elétrica estática, e sobre 
estas bases construiu, em 1800, a pilha voltaica, a precursora das baterias galvânicas, que nos anos 
seguintes se proliferam abundantemente. 
Em 1811, Simeon Denis Poisson fez progressos com a lei de Coulomb, trabalhando na teoria 
do potencial, que tinha sido inicialmente desenvolvida para a gravitação. Ele mostrou que toda a 
eletrostática, não considerando a presença dos dielétricos, pode ser explicada pela lei de Coulomb ou, 
equivalentemente, pela equação diferencial de Laplace-Poisson. 
No magnetismo, Hans Christian Oersted, nascido numa pequena ilha do Báltico, em 1820 
publicou um panfleto de 4 páginas com suas descobertas sobre a deflexão da agulha de uma bússola 
por uma corrente elétrica. Além disso, descobriu a correspondente força de um imã sobre um circuito 
elétrico girante. 
Em 1820, Jean Baptiste Biot e Félix Savart formularam, a partir de observações experimentais, 
a lei que leva seus nomes e que permite o cálculo de campos magnéticos produzidos por correntes 
elétricas. 
André Marie Ampère, em 1822, sabendo das descobertas de Oersted, dedicou-se ao assunto 
e formulou a regra para indicar a direção do campo magnético criado por um circuito elétrico. Além 
disso, descobriu que circuitos paralelos com correntes na mesma direção se atraem, e se repelem 
quando as correntes são contrárias, e que solenoides atuam com imãs em barra. 
Linhas de força 
Surge, então, aquele que se tornaria o maior físico experimental em eletricidade e magnetismo 
do século XIX: Michael Faraday. Em 1831 Faraday enrolou duas espiras de fio em torno de um anel de 
ferro e observou que a corrente exercia uma ação para trás que correspondia a sua ação 
magnética. Quando ele criou uma corrente elétrica na primeira espira, um pulso de corrente surgiu na 
segunda espira no instante em que o circuito foi fechado, e novamente quando o circuito foi aberto, 
porém no sentido contrário. Assim ele descobriu a indução. Alguns problemas com a direção da 
corrente induzida foram esclarecidos em 1833 por Heinrich Friedrich Emil LENZ (1804-1865), com sua 
conhecida lei (de Lenz). Em 1837, Faraday descobriu a influência dos dielétricos nos fenômenos 
eletrostáticos, e a partir de 1846 dedicou-se a descrever a distribuição geral das propriedades 
diamagnéticas em todos os materiais para os quais, em contraste, o paramagnetismo aparece como 
uma exceção. Para completar, Faraday ainda descobriu os efeitos do magnetismo sobre a luz. 
Em 1846, Weber criou um segundo sistema de unidades absoluto e consistente para a 
eletricidade independente da Lei de Coulomb. Os dois sistemas relacionam-se por uma constante com 
dimensão de velocidade. Weber, em 1852, calculou este valor chegando a um resultado fantástico: era 
igual a da velocidade da luz, 3x1010 cm/s. 
Num trabalho de 1855-1856, James Clerk MAXWELL (1831-1879) forneceu a base matemática 
adequada para as linhas de força idealizadas por Faraday. Em 1862 ele adicionou a corrente de 
deslocamento à corrente de condução na Lei de Ampère, que ocorre em todos os dielétricos com 
campos elétricos variáveis, completando o trabalho de Ampère. Em 1873 publicou seu “Tratado sobre 
eletricidade e magnetismo”. Em 1865 mostrou que as ondas eletromagnéticaspossuem a velocidade 
da luz, a qual ele recalculou com precisão, concordando com o resultado de Weber. 
Maxwell e o Eletromagnetismo 
James Clerk Maxwell se propôs a elaborar uma teoria matemática para as descobertas de Faraday e, 
assim, conseguiu unificar matematicamente a eletricidade, o magnetismo e a óptica, mostrando que 
a luz é uma vibração do campo eletromagnético se propagando no espaço. Esta descoberta foi 
apresentada por Maxwell através de, mais ou menos, vinte equações que depois foram sintetizadas, 
por outros matemáticos, e apresentadas na forma de quatro equações que conhecemos hoje como 
equações de Maxwell. 
Abaixo temos as equações de Maxwell, mas é importante lembrar que esta forma é válida para o 
vácuo. 
 
Onde: ρ é a densidade de carga e E é o campo elétrico. 
A partir desta primeira equação podemos dizer que as linhas de campo elétrico saem das 
cargas elétricas positivas e entram nas cargas negativas. 
 
Onde: c é a velocidade da luz no vácuo e B é o campo magnético. 
Esta equação nos diz que um campo magnético variável induz um campo elétrico. 
 
Onde: B é o campo magnético. 
A partir desta equação podemos dizer que o campo magnético sempre constitui uma linha fechada, 
ou seja, nunca converge ou diverge. 
 
Onde: J é a densidade de corrente, B é o campo magnético e E é o campo elétrico. 
De onde podemos dizer que linhas de campo magnético circulam em torno de campos elétricos 
variáveis. 
Teoria da Relatividade de Galileu 
 O princípio da relatividade na Mecânica clássica afirma que as leis da mecânica tem a mesma 
forma em quaisquer sistemas de coordenadas (x,y,z,t) e (x’,y’,z’,t’) relacionados por 
x’= x-vt, y’= y, z’= z, t’= t, 
Onde aqui são considerados os movimentos relativos na direção x. Essas transformações passaram a 
ser chamadas de transformação de Galileu em 1909. 
O princípio da relatividade de Galileu não diz que os resultados de medidas são os mesmos, 
apenas que as leis tem a mesma forma.