NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Por Vitor Baranauskas Há 100 anos era patenteada válvula que permitia recepção mais sensível de sinais de rádio. Na virada do século 19 para o século 20, cientistas e engenheiros tentavam desenvolver um equipamento que permitisse a recepção de ondas eletromagnéticas capazes de transportar sinais de voz. As pesquisas foram impulsionadas pelo sucesso do inventor italiano Guglielmo Marconi ao realizar, em 1901, a primeira transmissão telegráfica sem fio entre o Canadá e a Inglaterra. Em 1907, o físico norte-americano Lee De Forest revolucionou os dispositivos construídos até então ao adicionar a uma ampola de gás um terceiro eletrodo, além do catodo e do anodo. Após alguns aperfeiçoamentos, surgia a válvula audion, responsável pelo desenvolvimento da indústria das transmissões radiofônicas, que mudaram hábitos em todo o mundo.
A possibilidade de uso das ondas eletromagnéticas para comunicações sem fio, embora vista como algo meio misterioso, despertou o interesse de cientistas e engenheiros, como o genial inventor brasileiro, gaúcho, Padre Roberto Landell de Moura (1861-1928), no Brasil, Oliver Lodge (1851-1940), na Inglaterra, Guglielmo Marconi (1874-1937), na Itália, Karl Ferdinand Braun (1850-1918), na Alemanha, e Aleksander Popov (1859-1906), na Rússia, entre outros. Esses visionários tentaram desenvolver tecnologias práticas para transmitir sinais (Código Morse) ou som em curta ou longa distância. Em 1901 Marconi realizou a primeira transmissão telegráfica sem fio, que cruzou 3.400 km do oceano Atlântico, entre Newfoundland, no Canadá, e Poldhu, na Inglaterra (ver "Do Telégrafo sem fio à era das telecomunicações", na Revista Ciência Hoje nº 168). Roberto Landell de Moura, em 1900, conforme noticiou o Jornal do Commercio do Rio de Janeiro, edição do dia 10 de junho, na página 2, realizou experiências, com vários aparelhos de sua invenção, transmitindo a fonia e sinais telegráficos, sem fios, por ondas eletromagnéticas e ondas luminosas, da Avenida Paulista para os altos de Santana, na capital paulista, numa distância de 8 km, demonstrando algumas leis por ele descobertas no estudo da propagação do som, da luz e da eletricidade, através do espaço, da terra e do elemento aquoso, as quais foram coroadas de brilhante êxito.
A VÁLVULA AUDION
Em 1904 o físico inglês John A. Fleming (1849-1945) descobriu a retificação usando eletrodos em vácuo. Sua invenção se restringiu basicamente à adição de mais um eletrodo à lâmpada de filamento de Thomas Edison (1847-1931), o "mago da luz". O filamento aquecido emite elétrons para o vácuo e, se o eletrodo adicional for polarizado positivamente em relação ao filamento, eles criarão uma corrente entre o filamento e o eletrodo. Se a polarização for invertida, não há passagem de corrente, pois o eletrodo adicional não aquece e seus elétrons ficam sem energia para escapar. Normalmente o eletrodo adicional (anodo) é em forma de placa plana ou de tubo com catodo coaxial. O catodo era o próprio filamento ou outro eletrodo aquecido pelo filamento. Embora mais confiável que os diodos de galena, o dispositivo também não amplificava sinais, exigindo transmissores potentes e curtas distâncias de recepção. Sabendo que a condutividade elétrica das chamas de gás é afetada pelas ondas eletromagnéticas, em 1906 o físico norte-americano Lee De Forest (1873-1961) construiu um detector. Era uma ampola de gás em baixa pressão, também com filamento quente (anodo) e placa de catodo, mas com um fio isolado, enrolado do lado de fora da ampola e ligado à antena. O anodo e o catodo se ligavam a uma bateria em série com o fone de ouvido. A incidência de ondas eletromagnéticas sobre a antena causava flutuações na corrente anodo-catodo, produzindo sons no fone de ouvido.
O grande mérito de Forest - famoso pela frase "Não sei por que funcionou, mas funcionou" - foi colocar o terceiro eletrodo ao tubo. A partir dessa descoberta, ele e outros pesquisadores deram início a uma corrida de patentes para encontrar novos detalhes que melhorassem a confiabilidade do detector. O engenheiro norte-americano de origem austríaca Fritz Lowenstein patenteou o uso do audion com polarização negativa da grade, chamando-o de triodo. Já o engenheiro e químico norte-americano Irving Langmuir (1881-1957) notou que o audion ficaria mais estável se a polarização negativa ocorresse em alto vácuo. Em 1914 o também engenheiro Edwin H. Armstrong (1890-1954), nascido em Nova York, descobriu a possibilidade de aumentar a sensibilidade dos triodos com um circuito de regeneração, tornando possível criar mais tarde circuitos amplificadores e circuitos osciladores sintonizados. A regeneração consiste em colocar na entrada do amplificador (grade) parte do sinal de saída, para aumentar o ganho do sinal de entrada.
Com os osciladores de triodo, foi possível substituir os transmissores de rádio que funcionavam com faiscamento dos pólos de alternadores por transmissores com osciladores de triodo, viabilizando o surgimento do rádio sintonizado com alta confiabilidade. Os triodos (também chamados de válvulas ou tubos) possibilitaram ainda o aparecimento da telefonia por cabos transcontinentais, da radiodifusão, da televisão e dos primeiros computadores. Pode se afirmar então que a invenção do audion, 100 anos atrás, marcou o surgimento da eletrônica. Embora tenham sido substituídas por transistores, em 1948, e pelos circuitos integrados, em 1959, as válvulas anda são utilizadas em algumas aplicações especiais, como por exemplo, em transmissores de alta potência.
Vítor Baranauskas é professor da Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação, Departamento de Semicondutores, Instrumentos e Fotônica, da Universidade Estadual de Campinas-SP.