História da eletricidade Parte 2 - História da eletricidade
Fotos: Subestação de Energia Elétrica isolada por tubulações de gás isolante (SF6) e vista do eixo do rotor de uma das turbinas; Hidrelétrica de Itaipu - Foz do Iguaçu - PR - Brasil
A medição da energia elétrica consumida começa a ser um problema importante para os sistemas de corrente alternada. Para os sistemas de corrente contínua, existia medidores do tipo eletroquímico. Assim, os sistemas em corrente alternada cobravam por "número de lâmpadas". A solução do problema se deu com Shallenberger, então engenheiro chefe de Westinghouse, que coloca em funcionamento um medidor de energia em corrente alternada que dava uma leitura direta de quanta energia havia sido consumida e, portanto, superior ao medidor eletroquímico de Edison.
Um desenvolvimento fundamental se deu quando da publicação, por Nikola Tesla, de um artigo em que mostrava que seria possível construir um motor em corrente alternada. Westinghouse compra a patente de Tesla e contrata seus serviços para desenvolver o motor, que só ficará pronto em 1892, e neste mesmo ano entra em funcionamento o primeiro motor de indução de Tesla. A comissão responsável pela concorrência pública para a licitação das obras de Niagara Falls decide que o sistema será em corrente alternada. Enquanto isso, na Alemanha, é colocado em funcionamento um sistema de 100 HP (74,6 kW) com transmissão de 160 km, em corrente alternada, 30.000 V. A empresa de Edison, a Edson General Electric Company, junta-se com a Thomson-Houston, formando a General Electric que passa a produzir em larga escala transformadores e alternadores.
Em 1896, a Westinghouse ganha a concorrência para fornecer os alternadores e transformadores de Niagara Falls que entra em funcionamento em 1896.
Havia ali uma cidade chamada Magnésia, cujos habitantes falavam o grego. Nos arredores da cidade, um menino pastor vigiava seu rebanho. Usava um bastão com uma ponta de ferro, para escalar lugar pedregosos.
Tales não tinha explicação para o fato, mas registrou o que havia feito. Outras pessoas o leram e refletiram sobre suas experiências.
Verificou-se que as pedras imantadas tinham utilidade. Se uma agulha de aço for tocada por uma delas, transforma-se também em ímã. Passa então a atrair objetos de ferro. Se uma agulha imantada for colocada numa rolha de cortiça, a flutuar na água, ou posta sobre um pino, girará de modo que uma das extremidades apontará para o norte. Os marinheiros usam esse recurso para se orientarem, quando não conseguem ver a terra.
Essas agulhas imantadas, que apontavam para o norte, eram chamadas de "bússolas". Por volta de 1400, os navegantes europeus usavam-nas para cruzar os oceanos e explorar terras distantes. Teria sido muito difícil a Cristóvão Colombo descobrir a América, em 1492, não fora a existência de bússolas a bordo.
E o âmbar? Não parecia Ter utilidade, e poucos o levaram em consideração.
Por volta de 1570, um inglês chamado William Gilbert começou a trabalhar com ímãs. Também interessou-se pelo âmbar. Por que atraía objetos depois de friccionado? Que haveria de especial nele?
Por ser de bela cor, usava-se o âmbar na fabricação de jóias. Teriam também outras pedras preciosas capacidade de atrair, quando friccionadas? Gilbert testou-as, e descobriu que também atraíam objetos leves. Diamantes, safiras e opalas, por exemplo, agiam como âmbar. Alguns cristais de rocha, ordinários ou sem brilho para serem considerados pedras preciosas, também apresentavam tal propriedade.
Não ignorava Gilbert que o âmbar era chamado de "elektron" em grego, e de "electrum", em latim. Por isso chamou a todas as substâncias que tinham capacidade de atrair coisas após friccionadas, de "elétricas". Usou a palavra para mostrar que tinham a mesma propriedade do âmbar.
Que é porém, a atração? Como chamamos a estranha força que faz com que um pequeno pedaço de papel se prenda a um pedaço de âmbar friccionado? Por volta de 1650. Um inglês, de nome Walter Charleton, chamou-a de "eletricidade".
Naquela ocasião, os povos da Europa foram-se tornando mais e mais interessados na natureza. Surgiam perguntas e experiências, denotativas de extremo interesse e curiosidade.
O âmbar, por exemplo, atraía objetos leves quando friccionado. E se fosse bastante friccionado? A atração seria mais forte? Seria o âmbar capaz de conter mais e mais eletricidade?
O homem que fez essa experiência foi um alemão, Otto Von Guericke. Friccionou um pedaço de âmbar com um pano, o máximo que pôde. Quando o pressionava entre os dedos, ouvia pequenos estalos. Se o fizesse na escuridão, percebia uma pequena fagulha de luz a cada estalo.
Talvez o âmbar não pudesse conter toda a eletricidade causada pela fricção. Era possível que parte da eletricidade estivesse escapando novamente, provocando, enquanto escapava, fagulhas e estalos.
Uns e outros, porém, eram tão pequenos que Guericke estava ficando impaciente. Se quisesse continuar a experiência, teria de acumular mais eletricidade no âmbar. Para isso, precisaria de um pedaço maior. Mas, como grandes pedaços de âmbar eram caros. Guericke usou, em 1672, uma substância amarela chamada enxofre. Era uma substância elétrica que atraía objetos leves quando friccionada, e era mais barata que o âmbar.
Quebrou em pedaços uma grande quantidade de enxofre e os colocou num frasco redondo de vidro. Aqueceu o frasco e o enxofre derreteu. Foi adicionando mais e mais enxofre, até que o frasco ficou cheio. Então atravessou o enxofre com uma manivela de madeira e deixou-o esfriar. O enxofre endureceu, formando uma sólida bola amarela.
Cuidadosamente, Guericke quebrou o frasco e removeu os pedaços de vidro. Tinha nas mãos uma bola de enxofre, maior do que sua cabeça, com uma manivela em um dos lados. Ele colocou essa bola num suporte de madeira. Podia girá-la usando a manivela. Se pudesse a outra mão sobre a bola de enxofre, enquanto girasse, a fricção a encheria de eletricidade.
Ninguém, antes, havia conseguido pôr tanta eletricidade num único lugar. A bola de enxofre provocava altos estalos quando "carregada", provocava fagulhas brilhantes, visíveis mesmo à luz do dia.
Guericke foi o primeiro homem que inventou uma "máquina de fricção" para produzir eletricidade.Muitas pessoas ficaram interessadas em pesquisas sobre a eletricidade, depois de tomarem conhecimento das experiências de Guericke.
Um inglês, Stephen Gray, decidiu fazer experiências próprias. Usou o vidro como substância elétrica, porque era mais barato e dele podia dispor de grandes quantidades.
Se Guericke tivesse sabido que o vidro era boa substância elétrica, não teria quebrado o vaso de vidro redondo em torno do enxofre, ao fazer sua experiência, anos antes. Teria usado somente o vidro e deixado de lado o enxofre.
Gray friccionou um tubo longo e oco, de vidro, com mais ou menos um metro de comprimento. O tubo atraiu penas, mostrando que a eletricidade havia penetrado nele.
Como o tubo era aberto em ambas as extremidades, Gray pensou que a poeira pudesse penetrar nele, inutilizando sua experiência, e, por isso, vedou-as com rolhas de cortiça. Então, notou um fato estranho: as penas eram atraídas para as rolhas, também. Ela, porém, havia friccionado apenas o vidro, e não as rolhas. Concluiu que, ao colocar eletricidade no tubo, ele penetrara, também, nas rolhas de cortiça.
Poderia isso ser verdade? A eletricidade podia viajar? Gray fez outras experiências para testar tal possibilidade. Introduziu a ponta de uma vareta de uns dez centímetros de comprimento numa das rolhas do tubo. A outra ponta da vareta foi presa a uma bola de marfim.
Depois, friccionou somente o vidro. Trabalhou com cuidado, evitando tocar na rolha, na vareta ou na bola de marfim. As penas agarraram-se à bola de marfim, ao ser friccionado o tubo. Não havia engano. A eletricidade viajava.
Água e ar podem ser postos a viajar através de tubos ocos. É o que chamamos de "corrente". Líquidos e gases podem correr: o rio é uma corrente de água e o vento é uma corrente de ar.
O que Gray havia, portanto, demonstrado era que a eletricidade podia correr através dos objetos. Era, também, uma corrente. Desde aquela ocasião, as pessoas começaram a falar em "corrente elétrica".
A seguir, Gray tentou descobrir até onde podia fazer viajar a eletricidade. Pôs a bola de marfim pendurada num pedaço de barbante, preso a uma das rolhas do tubo. Continuou usando pedaços maiores, até que a bola de marfim ficou na extremidade de um barbante com uns dez metros de comprimento. Mesmo assim, atraía penas.
Ele queria tentar distâncias maiores, mas, para usar os dez metros de barbante, tivera de ficar no telhado da casa. Gray teve outra idéia. Estenderia o barbante ao longo do teto de sua oficina, prendendo-o com pregos.
Estendeu vários metros, indo e voltando em sua oficina. As duas pontas do barbante ficaram pendentes no teto. Numa delas, Gray prendeu o tubo de vidro. Na outra, a bola de marfim.
Mas, dessa vez, a bola de marfim não atraiu pena alguma, por mais que Gray friccionasse o tubo de vidro. Parecia que, subitamente, a eletricidade havia parado de correr. Seria o barbante muito longo? Teria ele achado, finalmente, um trajeto extenso demais para a eletricidade?
Não, não podia ser, porque o próprio tubo havia parado de atrair penas, depois de friccionado. O problema não era o percurso da eletricidade. É que não havia mais eletricidade ali. Alguma coisa estava prejudicando a experiência – alguma coisa que ele havia feito anteriormente. Que poderia ter sido?
Até aquele instante, havia deixado o barbante pendurado. Mas, depois, havia-o prendido ao teto com pregos. Seriam os pregos? Talvez a corrente elétrica tivesse passado pelos pregos, ido para o teto e desaparecido no ar. Talvez os pregos fossem muito grossos e isso permitisse que a eletricidade penetrasse neles. Deveria usar algo mais fino?
Gray tinha uns fios de seda. Finos, mas resistentes. Amarrou um pedaço de fio de seda em cada prego e, em cada um desses pedaços, pendurou o barbante. Desse modo, a corrente elétrica, ao passar pelo barbante, não poderia alcançar os pregos, a menos que atravessasse os fios de seda, primeiro. Se o fio de seda fosse fino o bastante para não deixar que a ele a eletricidade passasse por ele, a experiência teria êxito.
Fez o teste, e deu certo. A corrente elétrica atravessou cem metros de barbante de ponta a ponta. Quando friccionava o vidro numa das extremidades do barbante, a bola de marfim, na outra ponta, atraía as penas.Gray continuou aumentando o comprimento do barbante, mas ele ficou tão pesado que acabou quebrando os fios de seda que o prendiam.
Decidiu usar um arame de latão, em vez de fios de seda. Novamente a corrente elétrica desapareceu. Devia Ter escapado pelo arame de latão. Gray concluiu que o material de que o fio era feito deveria ser mais importante que sua espessura.
Em novas experiências descobriu que a eletricidade fluía melhor ou era melhor "conduzida" através do metal do que através de qualquer outra coisa. Por essa razão, metal ou qualquer outro material pelo qual a eletricidade possa facilmente passar, é chamado de "condutor". O material que a eletricidade atravessa com dificuldade é um "não-condutor", como a seda, por exemplo.
Gray pôde entender, então, por que o vidro, âmbar, enxofre e outros materiais eram eletrificados por fricção. Eram todos não condutores. Uma vez friccionados, enchiam-se de eletricidade que não podia ir a parte alguma.
Se um condutor, como um pedaço de metal, fosse friccionado, o fluido penetraria em quase tudo que o tocasse, tão rápida e facilmente que nenhuma eletricidade ficaria no metal. E, se o metal tocasse num não-condutor, tiraria todo o fluido elétrico que o não-condutor pudesse conter.
Em 1731, Gray testou sua teoria, colocando pedaços de metal em blocos de resina. A resina, substância muito semelhante ao âmbar, é não-condutora. Em vez de friccionar o metal com a mão, ele usou um lenço de seda, que é também não-condutor. Apenas a resina, a seda e o ar, que eram não-condutores, tocaram o metal.
A fricção produziu eletricidade no metal e ela não conseguia escapar através dos não-condutores. Permanecia no metal que, então atraía as penas.
Gray prendeu até um menino ao teto, com fortes fios de seda, e friccionou-lhe o braço Dom a seda. Pouco depois, penas prenderam-se ao menino e à sua roupa.
Gray estava pronto a mostrar que qualquer coisa pode ser carregada de fluido elétrico, se friccionada.
As notícias sobre as descobertas de Gray logo alcançaram outras partes da Europa. Na França, em 1733, Charles Francis Du Fay iniciou algumas experiências.
Cobriu um pequeno pedaço de cortiça com finíssima camada de ouro e pendurou-a, por um fio de seda, ao teto. Tocando o pedaço de cortiça com uma vara eletrificada, essa eletricidade passaria para a cortiça e, depois, para a camada superficial do ouro, já que o ouro era bom condutor. Sendo a cortiça e o ouro tocados pela linha de seda e pelo ar, a eletricidade não poderia escapar.
Se Du Fay quisesse que ela escapasse, depois de a cortiça estar eletrificada, tudo o que teria que fazer seria tocá-la com um pedaço de metal. O fluido elétrico imediatamente passaria para o metal, e a cortiça seria descarregada.
A seguir, Du Fay preparou outro pedaço de cortiça, do mesmo modo que o primeiro, e o pendurou ao lado dele, no teto. Tinha, então, dois pedaços de cortiça, colocados lado a lado, e afastados cinco centímetros um do outro. Certificou-se que não havia correntes de ar na sala, para que os dois pedaços de cortiça não saíssem da posição vertical. Calculou que um do pedaços de cortiça, se eletrificado, poderia atrair outro.
Friccionou um bastão de vidro com um pedaço de sedam, até enchê-lo de fluido elétrico. Depois tocou com o bastão um dos pedaços de cortiça, passando para ele o fluido.
Aconteceu exatamente o que se esperava. Houve uma atração entre a cortiça eletrificada e a que não havia sido tocada. Os dois pedaços de cortiça, com cobertura de ouro, em vez de ficarem pendurados verticalmente, inclinaram-se um para o outro.
Mas se ambos os pedaços fossem eletrificados? Então ambos atrairiam. Parecia a Du Fay que isso duplicaria a atração, fazendo com que os dois pedaços de cortiça se atraíssem muito mais.
Du Fay fez a experiência. Colocou dois pedaços de cortiça pendurados no teto. A seguir, friccionou o bastão de vidro, tocando primeiro um dos pedaços de cortiça, depois o outro. Para seu espanto, a atração entre os pedaços de cortiça não ficou mais forte. Estavam afastando-se um do outro, ou "repelindo-se".
Era incrível. Assim é que agia a eletricidade? Ou havia algo errado com o bastão que estava usando? Talvez devesse usar material completamente diverso. Começou com um de resina. Friccionou-a com lã, que funciona melhor na resina do que seda. Quando a resina se tornou eletrificada, encostou-a nos dois pedaços de cortiça. Imediatamente afastaram-se um do outro. Repeliam-se.
Havia uma coisa que Du Fay poderia tentar. Friccionou um bastão de vidro com seda e com ele tocou um pedaço de cortiça. Depois, friccionou o bastão de resina com lã e tocou o outro pedaço de cortiça. Dessa vez, houve atração. Os dois pedaços de cortiça, cheios de fluido elétrico, atraíram-se.
Concluiu que havia dois tipos de fluidos elétricos. Um era o tipo de fluido que enchia o vidro quando era friccionado. Vamos chamá-lo de fluido vítreo. O outro era o que enchia a resina – o fluido resinoso. Se dois pedaços de cortiça ficassem cheios do mesmo tipo de fluido, repelir-se-iam. Se ficassem cheios de fluidos diferentes, atrair-se-iam.
Du Fay fez outros testes para comprovar o fato. Tocou um pedaço de cortiça com um bastão de vidro eletrificado e deixou que a cortiça se enchesse de fluido vítreo. Então afastou o bastão e, depois, vagarosamente, aproximou-o do mesmo pedaço de cortiça. É claro que o bastão de vidro e o pedaço de cortiça, ambos cheios do mesmo tipo de fluido, se repeliram. O pedaço de cortiça fugia do bastão de vidro.
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