Combustível nuclear: energia para o Brasil |
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Angra 1, mais que energia, a qualificação profissional de brasileiros |
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ELETRICIDADE BÁSICA |
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1 - Introdução |
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1.1 - Origem |
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A palavra "elétrico" é, na verdade, uma palavra derivada do grego e que significa ÂMBAR. O âmbar é um mineral amarelado (translúcido) basicamente composto de resina fossilizada. Na Grécia antiga, por volta de 600 a.C., a palavra "força elétrica" era usada para descrever às misteriosas forças de atração e repulsão demonstradas pelo âmbar, quando atritado com a lã. Eles não compreendiam a natureza fundamental desta força. E portanto, não podiam responder a pergunta, aparentemente simples - o que é eletricidade? Esta pergunta permanece ainda sem resposta. Embora alguém possa definir eletricidade como "a força que move os elétrons", isto seria o mesmo que definir um motor como "aquela força que move o automóvel". Isto é a descrição do feito não da força.
Atualmente, sabemos pouco mais do que sabiam o antigos gregos a cerca da natureza fundamental da eletricidade, mas passos tremendos foram dados no sentido de dominá-la e usá-la. Laboriosas teorias, concernente à natureza e comportamento da eletricidade, forma desenvolvidas e ganharam larga aceitação, em virtude de seus resultados experimentais. |
1.2 - Pioneiros |
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No curso da história, vários cientistas descobriram que a eletricidade parece se comportar de maneira constante e previsível em dadas situções, ou quando sujeitas a determinadas condições. Eles observaram e descreveram as características previsíveis da eletricidade e da corrente elétrica, sob a forma de certas regras. Estas regras recebem comumente o nome de leis. |
1600 | William Gilbert - cientista inglês (Colchester 1544 - londres 1603) |
O primeiro a estudar sistematicamente a eletricidade e o magnetismo, retomando as observações do filósofo grego Tales de Milieto, verificou que não só âmbar mas também outros materiais, quando atritados, adquiriam a propriedade de atrair outros corpos. Publicou De Magnete. | |
1675 | Robert Boyle - físico irlandes (Lismore Castle 1627 - Londres 1691) |
Observa que as forças elétricas podem atuar através do vácuo. | |
1733 | Charles François de Cisternay Du Fay - cientista francês (Paris 1698 - id 1739) |
Observou a existencia de duas espécies de eletricidade a vítrea (propriedade semelhante às do vidro atritado com a seda) e a resinosa (propriedade semelhante às do âmbar atritado com a seda). O que mais tarde seria identificado como "positivo" e "negativo". | |
1750 | Benjamin Franklin - cientista norte-americano (Bosto 1706 - Filadélfia 1790) |
Organiza as observações Du Fay e cunha os termos positivo e negativo para distinguir os dois tipos de carga, um corpo com execesso de carga estaria positivamente eletrizado e com falta de carga estaria negativamente eletrizado. Através de sua experiencia com uma pipa, demonstrou, pela primeira vez, que o relâmpago é um fenômeno elétrico e posteriormente inventou o Pará-Raois. | |
1789 | Charles Augustin de Coulumb - físico francês (Angouleme 1736 - Paris 1806) |
Enunciou a lei que leva seu nome, explicou a tendência de concentração de carga na superfície dos condutores, o efeito de blindagem elétrica produzido pelos condutores ocos e introduziu, a noção de momento magnético. | |
1800 | Alessandro Volta - físico italiano (Como 1745 - id. 1827) |
Desenvolve a pilha voltaica, precursor das baterias modernas, que era capaz de produzir corrente contínua. | |
1820 | Hans Christian Öersted - físico dinamarquês (Rudkobing 1771 - Copenhague 1851) |
Observa que ao colocar uma bússola sob um fio elétrico, a agulha se desviava quando o fio era percorrido por uma corrente elétrica. | |
1820 | André-Marie Ampère - físico francês (Lyon 1775 - Marcelha 1836) |
Tendo visto a experiência de Öersted na Acadêmia de ciências de Paris, demonstrou apenas uma semana depois, que a inclinação da agulha magnética obedece a uma regra que se tornou conhecida como "regra da mão direita". Formulou a teoria de que as propriedades dos imãs devem-se à existência de pequenas correntes elétricas que circulam initerruptamente dentro deles. Concebeu o galvanômetro e inventou o primeiro Telégrafo elétrico. | |
1827 | George Simon Ohm - físico alemão (Erlanger 1789 - Munique 1854) |
Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet (O Circuito Galvânico, Investigado Matematicamente), trabalho no qual desenvolve a teoria de circuitos, incluindo a "Lei de Ohm". | |
1831 | Michael Faraday - físico inglês (Newington,Surrey 1791 - Hampton Court 1867) |
Dentre suas inúmeras experiencias uma de grande relevância é a gaiola de Faraday, usada para demonstrar que condutores carregados eletrizam-se apenas em sua superfície externa. Ele ainda, determina experimentalmente o fenômeno da indução magnética entre duas bobinas, formulando assim o princípio do transformador e motor elétrico. | |
1833 | Heinrich Friedrich Emil Lenz - físico russo (Dorpat, atual Tartu, Estônia 1804 - Roma 1865) |
Descobriu a lei que indica o sentido das correntes induzidas conhecida hoje como "lei de Lenz" e observou o aumento da resistência da resistência elétrica em função da temperatura dos metais. | |
1859 | Gustav Robert Kirchhoff - físico alemão (Konigsberg 1824 - Berlim 1887) |
Enunciou a lei das correntes derivadas. Formulou o conceito de Corpo Negro. | |
1873 | James Clerk Maxwell - físico escocês (Edimburgo 1831 - Cambridge 1879) |
Apresenta em A Treatise on Electricity and Magnetism as equações do eletromagnetismo, consolidando os experimentos de Faraday. Suas equações preveem a existência das ondas eletromagnéticas, e anuncia que a própria luz é uma forma de eletromagnetismo. | |
1879 | Thomas Alva Edison - invertor estadunidense (Milan, Ohio 1847 - West Orange, Nova Jersy 1930) |
Inventa a primeira lâmpada elétrica comercialmente viável. Três anos depois, implementa o primeiro sistema de distribuição elétrica, em corrente contínua, 110 V, em Manhattan. | |
1888 | Heinrich Hertz - físico alemão (Hamburgo 1857 - Bonn 1894) |
Descobriu as existência de ondas eletromagnéticas, as quais demonstrou possuirem as mesmas propriedades da luz. | |
1892 | Nikolas Tesla - físico iuguslavo (Smilja,Croácia 1856 - Nova York 1943) |
Publica a base dos sistemas de corrente alternada. Criador da técnica das corrente polifásicas e principalmente dos motores de campo girante. | |
1892 | Roberto Landell de Moura - padre brasileiro (Mogi das Cruzes, SP 1861 - Porto Alegre, RS 1928) |
Estudioso de física e eletricidade, estabeleceu a primeira transmissão de radiocomunicação, distância de 8Km, em São Paulo entre o Morro de Sant´Anna e o Morro da Av. Paulista. Foi acusado de práticas diabólicas apesar de ser padre jesuíta. Inventou e desenvolveu vários aparelhos de radiotelegrafia e radiotelefonia. Existem muitas controvérsias sobre a primeira transmissão muitas vezes creditada a Guglielmo Marconi. | |
1895 | Guglielmo Marconi - invertor italiano (Bolonha, 1874 – Roma, 1937) |
inventou um sistema de envio de mensagens a distância sem fio. As transmissões eram feitas por meio de sinais binários do código Morse. | |
2.0 - Glossário |
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2.1 - Axioma (Do gr. axioma, dogma) |
(i) Na lógica aristotélica, ponto de partida de um raciocínio, considerado como indemonstrável, evidente; (ii) Provérbio que encerra uma verdade indiscutível; (iii) Enciado indiscutível, admitido como base de uma contrução intelectual, social, moral etc, verdade admitida por todos sem discussão. |
2.2 - Colorário (Do lat. Colollarium) |
(i) Proposição que se deduz imediatamente de outra já conhecida; (ii) Consequência necessária e evidente. |
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2.3 - Postulado (Do lat. Postulatum) |
Proposição que se deve admitir antes de um raciocínio, que não se pode demonstrar e que não será posta em dúvida. |
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2.4 - Hipótese (Do gr. hypothesis) |
Proposição que se enuncia, que se expõe, que se sustenta. |
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2.5 - Teorema (Do gr. theorema) |
(i) Proposição científica que pode ser demonstrada; (ii) Formulação fechada de uma teoria, que pode ser obtida a partir dos axiomas desta teoria através de uma sequência finita de aplicações das regras de dedução. |
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2.6 - Teoria (Do gr. theoria) |
Conjunto organizado de princípios, de regras, de leis científicas que visam descrever e explicar um certo conjunto de fatos: a teoria da gravitação universal, teoria da relatividade etc. |
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2.7 - Lei (Do lat. lex) |
(i) Expressão da relação necessária que liga os fenômenos naturais entre si; (ii) Regras constantes que exprime essa relação. |
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3.0 - Produção de Eletricidade |
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3.1 - Fricção |
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Friccionando-se dois meteriais, podemos produzir eletricidade ou eletricidade estática. Este método é muito usado em laboratórios de pesquisas nas universidades e escolas técnicas, onde usa-se geradores de Van Graf para produzir altas tensões.
Geralmente, fora dos laboratórios, a eletricidade estática é prejudicial e quem trabalha com circuitos eletrônicos, rádio-comunicações, seguraça de vôo, transporte de inflamáveis, etc deve tomar medidas para evitá-la. |
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3.2 - Pressão |
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Exercendo uma certa pressão mecânica sobre cristais de determinadas substâncias (sal de Rochelle ou quartzo), podemos produzir eletricidade. Este fenômeno é conhecido como piezoeletricidade.
Quando um cristal de quartzo, por exemplo, é comprimido (força mecânica) ele cria uma diferença de potêncial elétrico entre suas faces opostas, e quando a força é removida o cristal é descomprimido e dá origem a uma força elétrica em direção oposta a criada na compressão. Apesar do potencial elétrico gerado pelos cristais ser muito pequeno, eles têm larga utilização devido à sua alta sensibilidade às variações de força mecânica e alterações na temperatura. Por exemplo, num microfone ele transforma a energia mecânica da voz em energia elétrica. |
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3.3 - Térmica |
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Quando um pedaço de metal é aquecido em uma das suas extremidade, os elétrons tendem a se mover afastando-se da extremidade aquecida. Isto ocorre com o cobre e, também, com a grande maioria dos metais. Porém, em outros, como o ferro a ação é contrária, os elétrons tendem a se moverem na direção mais aquecida. Então, juntando uma extremidade de um pedaço de cobre a outra de um pedaço de ferro e aquecendo a junção destes metais, teremos uma produção de eletricidade entre suas extremidade oposta a junção. Este dispositivo é denominado termocuplo ou par termoelétrico.
Os pares termoelétricos, apresentam potencial elétrico um pouco maior que os dos cristais. E devido a sua ótima sensibilidade a variação térmica são empregados como instrumentos de controle de temperaturas muito elevadas ou muito baixas, onde os termômetros do tipo mercúrio e álcool não seriam capazes de atuar. |
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3.4 - Química |
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A pilha mais simple, conhecida com pilha galvânica ou voltaica, é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica. Consiste de uma barra de carbono C e uma barra de zinco Zn (eletrodos), suspensa em uma solução de água \(H_{2}O\) e ácido sulfúrico \(H_{2}SO_{4}\) (eletrólito). Os eletrodos são os condutores pelos quais a corrente deixa e retorna ao eletrólito.
A pilha é a unidade fundamental da bateria e esta tem larga utilização em nossa vida cotidiana, vai desde nossos celulares até combustível para carros movidos a hidrogênio. |
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3.5 - Luz |
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A luz é definida como pequenas partículas denominadas fótons — veja também a teoria ondulatória da luz. Quando a luz incide sobre a superfície de um determinado material, ela pode deslocar elétrons de suas órbitas nos átomos superficiais do material. Alguns materiais tem a propriedade de liberar energia e consequentemente liberar elétrons livres quando são atingidos por um feixe de luz, fótons. Materiais como: potássio, lítio, selênio, germânio, cádmio e sulfeto de chumbo reagem desse modo quando são atingidos por um feixe de luz.
A energia dos fótons em um feixe de luz provoca a liberação de elétrons, que convertem a luz solar diretamente em eletricidade por meio do efeito fotovoltaico. |
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3.6 - Magnetismo |
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Os ímãs ou dispositivos magnéticos são usados em milhares de aplicações, e, de longe, são os mais usados na produção de grandes quantidades de energia elétrica. Utiliza-se, no processo, uma fonte de energia mecânica, que pode ser desde turbinas hidráulicas ou a vapor, máquinas a combustível fóssil ou até reatores nucleares.
A conversão final dessas fontes de energia em eletricidade é feita por geradores que empregam o princípio da indução eletromagnética (f.e.m.). Três condições são essenciais para que seja produzida a f.e.m. por meio do magnetismo, a saber: (1) deve existir um condutor, no qual a eletricidade será produzida; (2) deve existir um campo magnético nas proximidades do condutor; (3) deve haver movimento relativo entre o campo e o condutor. O condutor deve ser movido de maneira a cortar as linhas de campo magnético, ou ainda, o campo magnético deverá ser movido de maneira que suas linhas de força sejam cortadas pelo condutor. |