A história da Electricidade - Sou
A história da Electricidade
Havia ali uma cidade chamada Magnésia, cujos habitantes falavam o grego. Nos arredores da cidade, um pastor menino vigiava o seu rebanho. Usava um bastão com uma ponta de ferro, para escalar lugar pedregosos.
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.
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.
Contudo, quando aproximava o bastão de resina do pedaço de cortiça, ele o atraía. A cortiça aproximava-se do bastão de resina.
Se enchesse o pedaço de cortiça com o fluido do bastão de resina, deva-se o contrário. O bastão de resina repelia a cortiça, e o de vidro a atraía.
Du Fay testou outros materiais. Descobriu que, quando eletrificava um objeto, esse sempre agia como se estivesse cheio de fluido vítreo ou de fluido resinoso. Havia somente aqueles dois tipos de fluidos. Não existia um terceiro.
Enquanto isso, outra pessoas estavam descobrindo meios de acumular grandes quantidades de eletricidade em pequenos objetos.
Por volta de 1745, por exemplo, algumas pessoas começaram a trabalhar com garrafas de vidro parcialmente cobertas, interna e externamente, com uma fina camada de metal. Na abertura da garrafa, havia uma rolha de cortiça. Uma vara de latão, com uma corrente do mesmo material na base, atravessava a cortiça. A corrente de latão fazia contato com o metal que cobria o vidro, na base da garrafa.
Quando um bastão de vidro eletrificado era encostado à vara de latão que saía da garrafa, um pouco de fluido elétrico passava pelo metal, para dentro da garrafa. Uma vez lá, não podia escapar, por serem a cortiça e o vidro não-condutores.
Se o bastão de vidro fosse eletrificado novamente, mais fluido elétrico iria Ter à garrafa. Consequentemente, bastante fluido poderia ser passado para a garrafa, para torná-la altamente carregada de eletricidade.
Um dos inventores desse tipo de garrafa foi um professor holandês, Pieter van Musschenbroek. Trabalhava na universidade de Leyden, na Holanda, e, por isso, o novo invento passou a chamar-se "garrafa de Leyden".
Quanto mais eletricidade for introduzida na garrafa, tanto mais força ela fará parar para sair. É como colocarem-se mais e mais roupas dentro de uma mala. Quanto mais se põe, tanto mais ela pressiona o tapo da mala. A mesma coisa acontece com a garrafa de Leyden. Quanto mais carga receba, mais facilmente pode suceder algo que faça descarregar e deixar escapar o fluido.
A primeira pessoa que trabalhou com a garrafa de Leyden descobriu que, estando ela completamente carregada, pode ser perigosa. Um toque descuidado na vara de latão, no topo da garrafa, permite que toda eletricidade saia e passe para a mão que a tenha tocado.
Musschenbroek testou a primeira garrafa de Leyden que fez, sem calcular a grande quantidade de carga que ali havia colocado. Ao tocar a vara de metal, tornou-se o primeiro homem que recebeu um "choque elétrico" de verdade. O choque, que o deixou desacordado, pô-lo de cama durante dois dias. Depois disso, passou a manejar a garrafa de Leyden com mais cuidado.
Quando a garrafa de Leyden era descarregada por algum outro modo, podia-se ver o que acontecia quando uma grande quantidade de fluido elétrico escapava. Se uma garrafa de Leyden fosse descarregada em arames finos, o fluido elétrico, correndo através dos fios, esquentava-os e derretia-os.
Vamos supor que um pedaço de metal seja aproximado da vara de latão no topo de uma garrafa de Leyden, de modo que possa descarregá-la, se a tocar. Enquanto a garrafa não for tocada, haverá uma camada de ar entre ela e o metal. O ar é não condutor e, por isso, a garrafa não será descarregada.
Se o metal for mais aproximado da vara de latão, a camada de ar entre eles se tornará mais estreita. Quanto mais fina a camada de ar, tanto menos não-condutor ele será. Finalmente, não haverá ar o suficiente para evitar a descarga.
O fluido elétrico, então, forçará sua saída da garrafa de Leyden na direção do metal. Quando atravessar o ar, irá esquentá-lo e inflamá-lo. O ar aquecido se expandirá e logo voltará ao normal, produzindo um som característico.
Quando uma garrafa de Leyden é descarregada, há uma forte centelha e estalo agudo.
As notícias sobre essas experiências cruzaram o Oceano Atlântico e alcançaram a Pensilvânia, uma das colônias britânicas na América. Ali, um americano, de nome Benjamin Franklin, recebeu uma garrafa de Leyden da Inglaterra, em 1747. Intrigava-o saber de onde vinha o fluido elétrico. Se alguém friccionava um bastão de vidro e o enchia de eletricidade, viria o fluido da mão que o friccionara? E de onde a mão tirava? Do chão?
Franklin decidiu fazer um teste. Colocou um homem, de pé, sobre um bloco de cera. A cera é não-condutora, portanto, enquanto o homem, que segurava um bastão de vidro, não fosse tocado por coisa alguma, exceto pela cera e pelo ar ao seu redor, nenhuma eletricidade poderia penetrar nele.
O homem friccionou o bastão da maneira usual, e o bastão tornou-se eletrificado, atraindo objetos leves. De onde teria vindo a eletricidade?
Tinha de ser do próprio homem. Devia estar com eletricidade o tempo todo, mas, por alguma razão, ela não aparecia. Quando friccionou o bastão, passou-se por ele. Mas, e o homem? Ele havia perdido o fluido que penetrara no bastão. Qual seria o resultado disso?
Fazendo novo teste, Franklin colocou outro homem num segundo bloco de cera. O primeiro homem tocou o segundo com o bastão de vidro eletrificado, e o fluido elétrico passou-se para ele. O segundo homem ficou eletrificado. As penas agarravam-se a ele. Se pusesse a mão perto de um condutor, haveria uma centelha e ele não mais ficaria eletrificado. Estaria descarregado.
Mas e o primeiro homem que havia perdido a eletricidade para o segundo? Ele estava eletrificado, também. Podia do mesmo modo atrair penas. Podia, também, ser descarregado, e provocaria uma centelha, quando isso acontecesse.
E, o que é mais, os dois homens tinham cargas elétricas diferentes. O segundo homem, que havia sido eletrificado pelo bastão de vidro, tinha o que Du Fay consideraria eletricidade vítrea. O primeiro tinha eletricidade resinosa. (isso podia ser provado, preparando-se pequenos pedaços de cortiça, alguns dos quais eram eletrificados com o bastão de vidro e outros com o bastão de resina. Então podia-se ver quais eram atraídos por cada homem e quais eram repelidos.)
Parecia a Franklin que era isso que estava acontecendo.
Cada objeto contém certa quantidade de fluido elétrico, mas comporta-se como se fosse não-eletrificado. Não atrai coisa alguma.
No ato da fricção, certa quantidade de fluido elétrico é tirada de um objeto ou passada para ele. O objeto, então, fica com mais ou com menos quantidade do que o normal. Em qualquer dos casos, age como se tivesse carga elétrica. Se possuísse mais do que a quantidade normal, Franklin diria que estava "carregando positivamente". Se tivesse menos, estaria "carregando negativamente". Dois objetos com carga positiva se repelem. Cada um deles já tem suficiente eletricidade e não precisa da eletricidade do outro. Se dois objetos têm carga negativa, também se repelem. Cada um deles tem menos eletricidade do que a suficiente, e nenhum dos objetos cede parte dela para o outro.
Porém, se um dos objetos tem carga positiva e o outro carga negativa, as coisas se tornam diferentes. O objeto com carga positiva tem fluido elétrico extra, de que pode dispor, enquanto o outro tem menos fluido elétrico do que necessita. Por isso, os dois objetos se atraem e, quando se tocam, o fluido elétrico sai do objeto carregado positivamente para o objeto carregado negativamente. Depois disso, cada um deles fica com quantidade certa de eletricidade e nenhum dos dois está carregado. As duas cargas opostas "neutralizaram" cada um deles.
Franklin confirmou isso. Fez com que um homem friccionasse um bastão de vidro e tocasse outro homem com ele. Então, um ficou com mais fluido elétrico do que o outro. Ambos estavam eletricamente carregados – um com carga positiva e outro com carga negativa. Franklin mandou que os dois homens estendessem as mãos e se tocassem com os dedos. Quando o fizeram, o fluido elétrico saltou de um para outro. Uma centelha surgiu entre seus dedos. Ambos os homens sentiram uma espécie de formigamento nos dedos. Então, nenhum dos dois ficou mais eletrificado.
O problema então era: qual tipo de carga elétrica era positiva e qual era negativa? Quando o vidro era friccionado com seda, ficava com mais do que a quantidade normal de fluido elétrico ou com menos? Franklin não sabia dizer. Fez, porém uma suposição.
Concluiu que o vidro ficava com menos do que a quantidade normal de fluido elétrico, depois de Ter sido friccionando e ficava conduzindo uma carga negativa. Por outro lado, o bastão de resina., que tinha outro tipo de carga, conduzia uma carga positiva. Todas as outras cargas elétricas foram comparadas com as da resina e do vidro e eram descritas como positivas e negativas, dependendo de seus comportamentos serem semelhantes aos de um ou aos de outro.(Muitos anos mais tarde, quando os cientistas puderam penetrar mais profundamente no assunto, com métodos que Franklin não usara, descobriram que ele havia chegado à conclusão errada. Era o vidro que possuía mais do que a quantidade normal de fluido não a resina. Contudo, isso não desmerecia a teoria básica de Franklin.)
Depois de haver estudado o comportamento do fluido elétrico, Franklin pôde explicar como uma garrafa de Leyden funcionava. Um bastão comum, de determinado tipo de material, poderia apanhar somente uma carga positiva ou negativa quando friccionado. Quanto mais carga elétrica ia sendo introduzida nele, tanto mais difícil se tornava a introdução de nova carga. Após algum tempo, ele estaria suportando o máximo que podia.
Numa garrafa de Leyden, contudo, a cobertura de metal num dos lados do vidro era negativamente carregada, enquanto a cobertura de metal do outro lado era positivamente carregada. O vidro entre as duas coberturas evitava que se juntassem e se neutralizassem. A carga negativa de uma cobertura de metal atraía a carga positiva da outra cobertura, e vice-versa. Como resultado, a carga total nas coberturas metálicas, podia ser maior do que a existente num pedaço de qualquer material do mesmo tamanho.
A seguir, Franklin estudou a fagulha e o estalo que surgiam quando uma garrafa de Leyden era descarregada. Lembravam-lhe os raios e os trovões numa tempestade.
Que seriam, na verdade, os raios e os trovões? Talvez, quando uma tempestade se estivesse formando, as nuvens e a terra agissem como uma enorme garrafa de Leyden,. Talvez as nuvens mostrassem uma carga negativa e a terra uma carga positiva (ou vice-versa), com o ar entre elas agindo como um não-condutor. Quando carga suficiente fosse acumulada nas nuvens, o impulso de descarga tornava-se tão grande que o fluido elétrico forçava sua passagem através do ar. Havia uma centelha gigantesca, que chamamos de raio, e um enorme estalo, que conhecemos domo trovão.
A quantidade de carga acumulada antes da descarga era enorme, e, por isso, a descarga era enorme também. Se uma casa recebesse a descarga daquela quantidade de fluido elétrico, incendiar-se-ia. Se fosse num homem, o efeito poderia matá-lo.
Em junho de 1752, Franklin pensou em testar sua teoria, empinando uma pipa durante uma tempestade. Amarrou uma vara metálica, pontiaguda, na armação de madeira da pipa, e prendeu nessa vara certa extensão de barbante. Amarrou o barbante a um fio e, na outra ponta prendeu uma chave de metal.
Se houvesse eletricidade nas nuvens, penetraria na vara metálica presa à pipa, seria conduzida para baixo pelo barbante molhado, passaria ao fio e alcançaria a chave. Para evitar que a carga chegasse até ele, pois poderia matá-lo. Franklin prendeu um fio de seda ao fio que sustentava a pipa e segurou nele. A eletricidade não passaria pelo fio de seda, enquanto seco. Por isso, teve o cuidado de permanecer sob uma cobertura, a empinar a pipa.
As nuvens de tempestade se juntavam. Pouco depois, Franklin percebeu que os filamentos do fio da pipa se afastavam um do outro, como se todos tivessem recebido mesma carga elétrica e se estivessem se repelindo.
Cuidadosamente, aproximou o dedo da chave, na ponta do fio. Uma centelha saltou da chave para seu dedo e Franklin sentiu nele um formigamento. Parecia-lhe a mesma centelha e o mesmo formigamento que surgiam quando o fluido elétrico era descarregado no laboratório.
Havia trazido uma garrafa de Leyden descarregada. Encostou a vara metálica na chave e testou a garrafa. Estava carregada de eletricidade e comportava-se como se a eletricidade tivesse sido produzida por um bastão de vidro eletrificado.
Franklin havia provado que o raio era uma faísca elétrica. Havia provado que a eletricidade formada nas nuvens era a mesma formada no laboratório.
Havia feito algo mais. Em 1747, havia feito experiências com a primeira garrafa de Leyden que recebera. Mas, em vez de usar uma vara de latão com a ponta rombuda, tinha usado com vara aguçada.
Descobrira que isso facilitava a descarga de Leyden. Na verdade, a vara pontiaguda facilitava tanto a descarga que a garrafa de Leyden não conseguia nem mesmo ser carregada. Podia-se tentar pôr carga nas garrafa, mas ela escapava pela vara pontiaguda tão depressa como era ali colocada.
Tendo provado que as nuvens e a terra formavam uma enorme garrafa de Leyden durante uma tempestade, pensou também que uma vara pontiaguda poderia descarregar as nuvens da terra.
Vamos supor que uma vara metálica e pontiaguda fosse colocada no telhado de uma casa e fios a ligassem ao solo. Desse modo, a casa e a área em torno dela nunca acumulariam carga demasiada. A carga escaparia sempre que fosse criada, e nunca haveria necessidade de uma descarga violenta. Em outras palavras, uma casa nunca seria atingida por um raio.
Em 1753, um ano após sua experiência com a pia, Franklin mostrou ao mundo como se podia instalar um "pára-raios" numa casa. Todas as colônias americanas e os povos da Europa começaram a pôr pára-raios nas casas.
Foi a primeira vez que uma descoberta sobre a eletricidade se tornou um benefício para o mundo inteiro.
Em 1771, as experiências sobre eletricidade tomaram novo rumo. Um biólogo italiano, Luigi Galvani, fazia experiências com garrafas de Leyden. Também trabalhava com pernas de rãs, que não tinham nada que ver com eletricidade.
A centelha de uma garrafa de Leyden atingiu uma dessas pernas e ela contraiu-se. Galvani ficou confuso, porque normalmente os músculos se contraem apenas quando vivos. A eletricidade fazia músculos mortos agirem como se estivessem vivos. Poderia a eletricidade Ter algo a ver com a vida?
Naturalmente, Galvani conhecia as experiências de Franklin e sabia que o raio era uma enorme centelha elétrica. Vamos supor que pusesse algumas pernas de rãs na janela, do lado de fora, durante uma tempestade. Enchendo a tempestade as nuvens, o ar e a terra de eletricidade, será que os músculos mortos se contrairiam?
Quando uma tempestade se formou, pegou algumas pernas de rãs com as quais estava trabalhando e pendurou-as em ganchos de latão, para evitar que fossem atiradas à rua. Depois estendeu-as sobre as grades de ferro, do lado de fora de sua janela.
Realmente os músculos se contraíam de ficaram contorcendo-se durante algum tempo.
Mais tarde fez nova experiência sem nenhuma tempestade, com o céu completamente claro. Os músculos mais uma vez se contraíram. Na verdade, contraíam-se sempre que estavam em contato com dois metais diferentes, como latão e ferro, por exemplo, ao mesmo tempo.
Galvani concluiu que deveria haver ligação entre a eletricidade e a vida. Os seres vivos estavam cheios de eletricidade. Imaginou que essa "eletricidade animal" não desaparecia imediatamente após a morte. Por isso os músculos ainda podiam sofre contrações quando tocados por dois metais diferentes.
Então, outro cientista italiano, chamado Alexandre Volta, começou a ficar intrigado com essa contração muscular. Havia feito algumas experiências com eletricidade e não estava convencido de que os músculos tivessem quantidades incomuns de eletricidade.
Quando os músculos entravam em contato com dois metais diferentes, talvez a eletricidade fosse produzida pelos metais, e não pelos músculos. Se fosse realmente assim, talvez os metais pudessem ser usados para produzir eletricidade sem os músculos. Em vez de colocar um músculo úmido entre dois metais diferentes, não seria melhor pôr entre eles um pedaço de cartão úmido?
Em 1794, Volta descobriu que podia produzir eletricidade sem fricção e sem nenhuma espécie de tecido muscular. Imaginemos dois metais diferentes colocados em água salgada, que é condutora. Admitamos que os metais sofressem transformações químicas. Estas transformações de certo modo envolveriam eletricidade. Um dos metais ganharia fluido elétrico e se tornaria positivamente carregado, enquanto o outro perderia, e se tornaria negativamente carregado.
Volta continuou as experiências tentando produzir maior quantidade possível de carga. Dm 1800, preparou uma série d tigelas com água salgada. Ligou a primeira tigela à segunda com uma tira de cobre curvo, de modo que as extremidades da tira tocassem a água salgada. Ligou a segunda à terceira com uma tira de estanho, a terceira foi ligada à quarta com uma tira de cobre, a seguinte foi ligada com estanho e assim por diante.
As tiras de cobre mostravam carga positiva e as de estanho, carga negativa. As cargas pareciam somar-se uma à outra, de modo que a carga de todas as tigelas juntas era muito maior do que seria se uma única tigela fosse usada.
Então Volta ligou a tira de estanho, numa das extremidades da linha de tigelas, à tira de cobre na outra extremidade, com um fio de metal. O excesso de fluido elétrico numa das extremidades corria pelo fio de metal para a outra ponta, onde havia uma deficiência de fluido elétrico. Enquanto continuava a verificar-se a transformação química envolvendo o estanho e o cobre, uma carga positiva continuaria sendo formada numa extremidade e uma carga negativa na outra. A eletricidade continuaria correndo através do fio, enquanto a transformação química perdurasse.
Quando se tem uma quantidade de objetos, pode-se chamá-la de "pilha". Volta tinha um quantidade de tiras de metal em tigelas de água salgada que produziam carga elétrica. Por isso, foi chamada de "pilha elétrica", e Volta foi o homem que a inventou.
Até o tempo de Volta, as experiências tinham sido feitas com eletricidade que permanecia em determinado objeto. Ela praticamente não se movia. Era, por isso, chamada de eletricidade "estática".
A pilha de Volta, contudo, produzia eletricidade que corria constantemente através de um fio por longo tempo. Ele havia produzido a primeira "corrente elétrica".
Imediatamente começaram-se a fazer experiências com esse novo engenho. Construíram-se pilhas novas e melhores. Descobriu-se que, se transformações químicas podiam produzir uma corrente elétrica, uma corrente elétrica também podia produzir transformações químicas.
Em 1800, no próprio ano em que a pilha foi inventada, um inglês chamado William Nicholson, usou uma corrente elétrica para decompor a água em dois gases, o hidrogênio e o oxigênio. Mostrou que a água era uma combinação química desses dois gases.
Em 1807, outro inglês, chamado Humphry Davy, usou uma corrente elétrica para fragmentar algumas substâncias rochosas, que ninguém havia conseguido dissolver antes. Obteve novos metais que eram desconhecidos até ali.
Então, em 1819, um cientista dinamarquês, Hans Cristian Oersted, descobriu que, quando um fio conduzia uma corrente elétrica, agia como um ímã. As duas atrações, eletricidade e magnetismo, aparentemente tinham alguma ligação, afinal de contas.
Imediatamente, começou-se a estudar o novo fato. Em 1829, um cientista americano, Joseph Henry, mostrou que, se um fio que conduzia corrente elétrica fosse enrolado em bobinas, a atração magnética tornava-se mais forte. Cada bobina de fio parecia reforçar a bobina seguinte. Era, contudo, necessário enrolar o fio todo com seda, para que a corrente não saltasse de uma bobina para outra, mas fosse forçada a viajar através de toda a extensão do fio.
Se a bobina de arame fosse enrolada em torno de um pedaço de ferro, o impulso magnético tornava-se ainda mais forte. Era muito mais forte do que o de qualquer ímã comum. E o que é mais, esse "eletroímã podia ser facilmente ligado e desligado. Se os fios fossem presos a uma pilha, o impulso magnético começava. Se fossem afastados da pilha, o impulso magnético parava.
Henry usou um pequeno eletroímã para levantar uma tonelada de ferro. Podia mover o ferro para onde quisesse e depois soltá-lo.
Um cientista inglês, Michael Faraday, descobriu que, do mesmo modo que a eletricidade podia produzir magnetismo, o magnetismo podia ser usado para produzir eletricidade. Em 1831, mostrou que, pondo-se um disco de cobre a girar perto de um ímã, se produz no cobre uma corrente elétrica.
Se uma máquina a vapor fosse usada para manter o disco de cobre a girar, uma corrente elétrica podia ser tirada dele, durante o tempo em que a máquina a vapor estivesse trabalhando. Faraday produzia ou "gerava" eletricidade desse modo, e havia inventado o "gerador elétrico".
Representou esse melhoramento da pilha elétrica, que produzia eletricidade somente quando certos metais caros, como cobre, estanho e zinco, eram usados em reações químicas. O gerador elétrico trabalhava queimando o carvão, que movimentava a máquina a vapor, e era muito mais barato.
A começar pela descoberta de Faraday, foi possível ter eletricidade a preço baixo em grande quantidade.
Naquele mesmo ano, Joseph Henry inverteu a descoberta de Faraday, Faraday havia feito um disco giratório de cobre produzir eletricidade. Henry mostrou como uma corrente elétrica podia fazer girar uma roda. Ele havia inventado o "motor elétrico".
O motor elétrico podia ser ligado e desligado a qualquer momento. Um pequenino motor podia manter pequenos objetos em movimento. Um motor gigantesco podia manter enormes objetos em movimento. Era possível fazer com que a eletricidade produzisse o trabalho que os músculos dos seres humanos e dos animais vinham produzindo através de toda a história.
Pouco a pouco, os inventores foram usando a corrente elétrica para produzir coisas impressionantes.
O inventor americano americano, Samuel F. B. Morse, construiu o primeiro "telégrafo" elétrico em 1844. A corrente elétrica em um longo fio podia ser iniciada e terminada de modo que mandasse sinais curtos (pontos) e sinais longos (traços). Os pontos e traços eram dispostos de maneiras diferentes para cada letra do alfabeto.
Esse "código Morse" tornou possível enviar mensagens a longas distância na velocidade da eletricidade, que é 300.000 km por segundo.
Em 1876, um inventor escocês, Alexandre Graham Bell, desenvolveu um método de fazer a corrente elétrica ficar mais fraca ou mais forte, de modo que produzisse ondas sonoras. Havia sido inventado o "telefone".
Em 1879, o inventor americano Thomas Alva Edison descobriu um meio de passar uma corrente elétrica por um fio de carvão em arco, num recipiente de vidro sem ar. A corrente elétrica aquecia o filamento até que ela ficasse incandescente. Não havendo ar, não podia inflamar-se, mas apenas continuar brilhando. Edison havia inventado a "luz elétrica".
Muitas outras invenções surgiram. Nos dias atuais, todos recorremos à corrente elétrica. Empregamo-la para cozinhar, para aquecer, para esfriar, congelar e iluminar; para fazer funcionar nosso toca-discos, nosso rádio, nossa televisão. Usamo-la em escova de dentes, torradeiras e fadas elétricas.
Não há limites para os seus muito empregos. A cada ano, intensifica-se o seu uso. Assim torna-se a nossa vida completamente diversa da dos antepassados.
Tudo é o resultado da curiosidade de muitos homens que, durante séculos, desejaram entender a natureza e a ação das coisas.