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Michael Faraday - História


Aclamado químico inglês e talvez o maior físico experimental de todos os tempos, Faraday foi o primeiro a isolar o benzeno e sintetizar clorocarbonos. Seu trabalho principal foi no campo da eletricidade. Ao longo de quatro décadas, Faraday publicou artigos detalhando seu trabalho sobre indução eletromagnética, eletrólise e a capacidade do magnetismo de girar a luz polarizada, entre outras descobertas. Curiosamente, Faraday era conhecido por não aceitar alunos, trabalhando apenas com um assistente.

Michael Faraday

Michael Faraday não contribuiu diretamente para a matemática, portanto, não deveria se qualificar para ter sua biografia neste arquivo. No entanto, ele foi uma figura tão importante e sua ciência teve um impacto tão grande no trabalho daqueles que desenvolviam teorias matemáticas que é apropriado que ele seja incluído. Dizemos mais sobre isso a seguir.

O pai de Faraday, James Faraday, era um ferreiro que veio de Yorkshire, no norte da Inglaterra, enquanto sua mãe Margaret Hastwell, também do norte da Inglaterra, era filha de um fazendeiro. No início de 1791, James e Margaret mudaram-se para Newington Butts, então um vilarejo fora de Londres, onde James esperava que o trabalho fosse mais abundante. Eles já tinham dois filhos, um menino Robert e uma menina, antes de se mudarem para Newington Butts e Michael nascer apenas alguns meses após a mudança.

Não foi fácil encontrar trabalho e a família mudou-se novamente, permanecendo em Londres ou nos arredores. Em 1795, quando Michael tinha cerca de cinco anos, a família morava em Jacob's Wells Mews, em Londres. Eles tinham quartos sobre uma cocheira e, a essa altura, uma segunda filha havia nascido. Os tempos eram difíceis, principalmente porque o pai de Michael tinha problemas de saúde e não era capaz de sustentar sua família.

A família era mantida unida por uma forte fé religiosa, sendo membros dos Sandemanianos, uma forma de Igreja Protestante que se separou da Igreja da Escócia. Os Sandemanianos acreditavam na verdade literal da Bíblia e tentaram recriar o sentimento de amor e comunidade que caracterizou a Igreja Cristã primitiva. A influência religiosa foi importante para Faraday, uma vez que as teorias que ele desenvolveu mais tarde em sua vida foram fortemente influenciadas pela crença na unidade do mundo.

Michael frequentou uma escola diurna onde aprendeu a ler, escrever e contar. Quando Faraday tinha treze anos, ele teve que encontrar trabalho para ajudar nas finanças da família e ele foi contratado para fazer recados para George Riebau, que tinha um negócio de venda de livros. Em 1805, após um ano como menino de recados, Faraday foi contratado por Riebau como aprendiz de encadernador. Ele passou sete anos servindo seu aprendizado com Riebau. Ele não apenas encadernou livros, mas também os leu. Riebau escreveu uma carta em 1813 na qual descreveu como Faraday passou seus dias como aprendiz (ver por exemplo [4]): -

Seu modo de vida era temperado, raramente bebia outra coisa que não água pura e, quando terminava o dia de trabalho, punha-se na oficina. Se eu tivesse algum livro curioso de meus clientes para encadernar, com placas, ele copiaria como ele achava singular ou inteligente .

O próprio Faraday escreveu sobre essa época de sua vida: -

A partir de 1810 Faraday assistiu a palestras na casa de John Tatum. Ele assistiu a palestras sobre muitos tópicos diferentes, mas estava particularmente interessado em eletricidade, galvanismo e mecânica. Na casa de Tatum, ele fez dois amigos especiais, J Huxtable, que era estudante de medicina, e Benjamin Abbott, que era escriturário. Em 1812, Faraday assistiu a palestras de Humphry Davy na Royal Institution e fez cópias cuidadosas das anotações que havia feito. Na verdade, essas palestras se tornariam o passaporte de Faraday para uma carreira científica.

Em 1812, com o objetivo de melhorar suas habilidades literárias, ele manteve uma correspondência com Abbott. Ele já havia tentado sair da encadernação e o caminho que tentou foi certamente ambicioso. Ele escrevera a Sir Joseph Banks, o presidente da Royal Society, perguntando como poderia se envolver no trabalho científico. Talvez não seja surpreendente que ele não tenha recebido resposta. Quando seu aprendizado terminou em outubro de 1812, Faraday conseguiu um emprego como encadernador, mas ainda assim tentou entrar na ciência e novamente escolheu um caminho um tanto ambicioso para um jovem com pouca educação formal. Ele escreveu a Humphry Davy, que fora seu herói desde que assistiu às aulas de química, enviando-lhe cópias das anotações que fizera nas aulas de Davy. Davy, ao contrário de Banks, respondeu a Faraday e marcou um encontro. Ele aconselhou Faraday a continuar trabalhando como encadernador, dizendo: -

Pouco depois da entrevista, o assistente de Davy teve de ser demitido por brigar e Davy mandou chamar Faraday e o convidou para ocupar o lugar vazio. Em 1813, Faraday assumiu o cargo na Royal Institution.

Em outubro de 1813, Davy partiu em uma viagem científica pela Europa e levou Faraday como seu assistente e secretário. Faraday conheceu Ampère e outros cientistas em Paris. Eles viajaram para a Itália, onde passaram uma temporada em Gênova, Florença, Roma e Nápoles. Seguindo para o norte novamente, eles visitaram Milão, onde Faraday conheceu Volta. A viagem foi importante para Faraday [4]: ​​-

Em seu retorno a Londres, Faraday foi reconquistado na Royal Institution como assistente. Seu trabalho lá envolveu principalmente experimentos químicos em laboratório. Ele também começou a lecionar sobre tópicos de química na Sociedade Filosófica. Ele publicou seu primeiro artigo em 1816 sobre cal cáustica da Toscana.

Em 1821, Faraday casou-se com Sarah Barnard, a quem conheceu quando frequentava a igreja Sandemaniana. Faraday foi nomeado Superintendente da Casa e Laboratório da Royal Institution e recebeu quartos adicionais para tornar seu casamento possível.

O ano de 1821 marcou outro momento importante nas pesquisas de Faraday. Ele havia trabalhado quase inteiramente com tópicos de química, mas um de seus interesses de seus dias como encadernador tinha sido eletricidade. Em 1820, vários cientistas em Paris, incluindo Arago e Ampère, fizeram avanços significativos no estabelecimento de uma relação entre eletricidade e magnetismo. Davy se interessou e isso deu a Faraday a oportunidade de trabalhar no assunto. Ele publicou Sobre alguns novos movimentos eletromagnéticos e sobre a teoria do magnetismo no Quarterly Journal of Science em outubro de 1821. Pearce Williams escreve [1]: -

Foi o trabalho de Faraday sobre eletricidade que nos levou a adicioná-lo a este arquivo. No entanto, devemos notar que Faraday não foi em nenhum sentido um matemático e quase todos os seus biógrafos o descrevem como "analfabeto em matemática". Ele nunca aprendeu matemática e suas contribuições para a eletricidade foram puramente de um experimentalista. Por que então incluí-lo em um arquivo de matemáticos? Bem, foi o trabalho de Faraday que levou a profundas teorias matemáticas de eletricidade e magnetismo. Em particular, as notáveis ​​teorias matemáticas sobre o tópico desenvolvidas por Maxwell não teriam sido possíveis sem a descoberta de Faraday de várias leis. Este é um ponto que o próprio Maxwell enfatizou em várias ocasiões.

Nos dez anos de 1821 a 1831, Faraday voltou a fazer pesquisas sobre a química. Seus dois trabalhos mais importantes sobre a química durante esse período foram liquefazer o cloro em 1823 e isolar o benzeno em 1825. Entre essas datas, em 1824, foi eleito membro da Royal Society. Esta foi uma época difícil para Faraday, já que Davy era na época presidente da Royal Society e não conseguia ver o homem que ele ainda considerava seu assistente se tornando um companheiro. Embora Davy se opusesse à sua eleição, ele foi rejeitado pelos outros Fellows. Faraday nunca teve o incidente contra Davy, sempre tendo-o na mais alta consideração.

Faraday apresentou uma série de seis palestras de Natal para crianças na Royal Institution em 1826. Em 1831, Faraday voltou a trabalhar com eletricidade e fez o que é indiscutivelmente sua descoberta mais importante, a saber, a indução eletromagnética. Essa descoberta foi o oposto daquela que ele havia feito dez anos antes. Ele mostrou que um ímã pode induzir uma corrente elétrica em um fio. Assim, ele foi capaz de converter energia mecânica em energia elétrica e descobrir o primeiro dínamo. Novamente ele fez linhas de força centrais para seu pensamento. Ele publicou seu primeiro artigo no que se tornaria uma série sobre Pesquisas experimentais em eletricidade em 1831. Ele leu o jornal perante a Royal Society em 24 de novembro daquele ano.

Em 1832, Faraday começou a receber honras por suas principais contribuições para a ciência. Naquele ano, ele recebeu um diploma honorário da Universidade de Oxford. Em fevereiro de 1833 ele se tornou Professor Fullerian de Química na Royal Institution. Outras homenagens, como a Medalha Real e a Medalha Copley, ambas da Royal Society, viriam a seguir. Em 1836 ele foi nomeado membro do Senado da Universidade de Londres, que foi uma nomeação da Coroa.

Nesse período, a partir de 1833, Faraday fez importantes descobertas na eletroquímica. Ele passou a trabalhar com eletrostática e em 1838 ele [1]: -

Ele seguiu sua linha de experimentos que o levaram a descobrir o diamagnetismo.

Em meados da década de 1850, as habilidades mentais de Faraday começaram a declinar. Mais ou menos na mesma época, Maxwell estava construindo sobre os alicerces que Faraday havia criado, desenvolvendo uma teoria matemática que sempre estaria fora do alcance de Faraday. No entanto, Faraday continuou a dar palestras na Royal Institution, mas recusou a oferta da Presidência da Royal Society em 1857.

Ele continuou a dar palestras de Natal para crianças. Em 1859-60, ele deu palestras de Natal sobre as várias forças da matéria. No Natal seguinte, deu palestras infantis sobre a história da química da vela. Essas duas últimas séries de palestras de Faraday foram publicadas e se tornaram clássicas. As palestras de Natal no Royal Institution, iniciadas por Faraday, continuam até hoje, mas agora alcançam um público muito maior por serem televisionadas. Eu [EFR] assisti a essas palestras com grande interesse por muitos anos. Eles são uma alegria para qualquer pessoa interessada como eu na "compreensão pública da ciência". Lembro-me particularmente das palestras de Carl Sagan sobre "os planetas" e das palestras de matemática de Chris Zeeman e Ian Stewart.


A história química de uma vela

A história química de uma vela foi o título de uma série de seis palestras sobre química e física das chamas proferidas por Michael Faraday na Royal Institution em 1848, como parte da série de palestras de Natal para jovens fundada por Faraday em 1825 e ainda ministrada lá todos os anos.

Vídeo externo
Uma imagem em close de uma vela mostrando o pavio e as várias partes da chama: Como Michael Faraday (1791--1867) lançou uma nova luz sobre a eletroquímica , Perfis em Química, Fundação do Patrimônio Químico

As palestras descreveram as diferentes zonas de combustão na chama da vela e a presença de partículas de carbono na zona luminescente. As demonstrações incluíram a produção e o exame das propriedades dos gases hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono. Uma célula de eletrólise é demonstrada, primeiro na eletrodeposição de condutores de platina por cobre dissolvido, depois na produção de gases hidrogênio e oxigênio e sua recombinação para formar água. As propriedades da própria água são estudadas, incluindo sua expansão durante o congelamento (vasos de ferro são rompidos por essa expansão), e o volume relativo de vapor produzido quando a água é vaporizada. São demonstradas técnicas para pesar gases em uma balança. A pressão atmosférica é descrita e seus efeitos demonstrados.

Faraday enfatiza que várias das demonstrações e experimentos realizados nas palestras podem ser realizados por crianças "em casa" e faz diversos comentários a respeito da devida atenção à segurança.

As palestras foram impressas pela primeira vez como um livro em 1861.

Em 2016, Bill Hammack publicou uma série de vídeos das palestras complementada por comentários e um livro complementar. [1] As ideias de Faraday ainda são usadas como base para o ensino aberto sobre energia nas escolas primárias e secundárias modernas [2]

Aula 1: Uma vela: a chama - suas fontes - estrutura - mobilidade - brilho

Aula 2: Brilho da Chama - Ar necessário para Combustão - Produção de Água

Aula 3: Produtos: Água da Combustão - Natureza da Água - Um Composto - Hidrogênio

Aula 4: Hidrogênio na vela - queima na água - A outra parte da água - oxigênio

Aula 5: Oxigênio presente no Ar - Natureza da Atmosfera - Suas Propriedades - Outros Produtos da Vela - Ácido Carbônico - Suas Propriedades

Aula 6: Carbono ou carvão - Respiração de gás de carvão e sua analogia com a queima de uma vela - Conclusão


1833: O primeiro efeito semicondutor é registrado

Inglês "filósofo natural" (o termo contemporâneo para físico) Michael Faraday é conhecido por sua descoberta dos princípios da indução eletromagnética e da rotação eletromagnética, a interação entre eletricidade e magnetismo que levou ao desenvolvimento do motor elétrico e gerador. A unidade de medida da capacitância elétrica - o farad (F) - é batizada em sua homenagem.

O trabalho experimental de Faraday em química, que incluiu a descoberta do benzeno, também o levou à primeira observação documentada de um material que hoje chamamos de semicondutor. Enquanto investigava o efeito da temperatura no "quotsulfureto de prata" (sulfeto de prata) em 1833, ele descobriu que a condutividade elétrica aumentava com o aumento da temperatura. Esse efeito, típico de semicondutores, é o oposto daquele medido em metais como o cobre, onde a condutividade diminui com o aumento da temperatura.

Em um capítulo intitulado & quotOn conduzindo o poder em geral & quot em seu livro Experimental Researches in Electricity, Faraday escreve & quot; recentemente, encontrei-me com um caso extraordinário. o que está em contraste direto com a influência do calor sobre os corpos metálicos. Ao aplicar uma lâmpada. o poder de condução aumentou rapidamente com o calor. Ao remover a lâmpada e permitir que o calor diminuísse, os efeitos foram revertidos. & Quot

Agora entendemos que aumentar a temperatura da maioria dos semicondutores aumenta a densidade dos portadores de carga dentro deles e, portanto, sua condutividade. Este efeito é usado para fazer termistores - resistores especiais que exibem uma diminuição na resistência elétrica (ou um aumento na condutividade) com o aumento da temperatura.


O trabalho futuro de Faraday em eletromagnetismo e eletrólise de amp

Faraday passou a descobrir a indução eletromagnética, o processo de produção de forças eletromotrizes através dos condutores devido aos campos magnéticos. Se isso soa um sino, é a maneira como os geradores e motores elétricos funcionam.

Hans Christian & Oslash rsted descobriram, em 1820, que a passagem de uma corrente elétrica por um fio produzia um campo magnético. Suas descobertas foram promovidas por Andr & eacute-Marie Amp & eacutere, que mostrou que a força magnética também parecia ser circular. Amp & eacutere mostraram, com efeito, que o campo magnético parecia formar um cilindro ao redor do fio. Esta foi a primeira vez que isso foi proposto.

Faraday entendeu, quase intuitivamente, o que isso implicava. Ele observou que se um poste pudesse ser isolado, deveria formar um movimento circular constante ao redor do fio condutor da corrente. Com essa hipótese em mente, aliada ao seu gênio para a experimentação, ele decidiu prová-la com seu próprio aparelho.

Seu dispositivo transformou energia elétrica em energia mecânica. Michael Faraday acabava de criar o primeiro motor elétrico do mundo.

Faraday trabalhou para aprofundar suas idéias e conhecimento sobre eletromagnetismo, criando algo chamado de anel de indução em 1831. Este dispositivo era essencialmente um transformador que gerava eletricidade em um fio devido às forças magnéticas de outro fio.

Foi inovador na época.


Além disso, cada aula em vídeo pode ser vista com uma trilha de comentários dos autores do livro. Esses comentários explicam o contexto e o propósito de cada aspecto das palestras.

Michael Faraday direcionou suas palestras para aqueles que são novos na ciência, especialmente os jovens. Suas palestras permanecem hoje uma excelente introdução ao método científico e servem também como um ponto de entrada para as ciências químicas. Por esse motivo, o livro complementar apresenta um guia de ensino detalhado. Ele contém uma seção "As Grandes Idéias da Química", que descreve a formação química essencial necessária para compreender os fenômenos que Faraday aborda em suas palestras. Esta seção usa analogias simples para dar aos alunos mais jovens um ponto de partida para a compreensão da natureza particulada da matéria. O guia contém seis atividades e um conjunto de demonstrações que os professores podem usar para ajudar os alunos a investigar por si próprios "a história química de uma vela". Cada atividade tem uma planilha do aluno seguida por um guia do professor. Os professores e autodidatas podem obter as seções de ensino e aluno baixando o livro inteiro ou baixando as planilhas do aluno e o guia de ensino separadamente. As atividades a seguir estão incluídas:

  • Observações de uma vela Esta atividade orienta os alunos a desenvolver teorias e explicações do “porquê” subjacente a uma vela.
  • Correntes e densidade de convecção Os alunos cortam uma espiral em forma de árvore de Natal para estudar as correntes de convecção.
  • Ação capilar Os alunos estudam o processo pelo qual a cera derretida sobe pelo pavio de uma vela. Eles usam a ação capilar para mover a água colorida de um copo para outro, estudam como a água sobe em um talo de aipo e faz com que uma flor de papel se abra.
  • Moléculas são “pegajosas” Os alunos aprendem quantas gotas de água cabem em um centavo. Eles o comparam ao álcool para ver qual líquido é "adesivo".
  • Mudanças Físicas: Mudanças de Estado Os alunos observam e medem as mudanças de temperatura que ocorrem à medida que a água se transforma de sólido em líquido para vapor.
  • Mudanças químicas Os alunos usam bicarbonato de sódio e vinagre para criar uma mudança química. Eles o contrastam com as mudanças físicas observadas na atividade anterior.
  • Duas demonstrações para mostrar a pressão causada pelo ar Essas demonstrações mostram aos alunos as pressões causadas pelo ar. Um envolve esmagar uma lata condensando o vapor e o outro sugar um ovo em uma garrafa.

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Trabalho diversificado de 1820 a 1840

Em 1821, após a descoberta do eletromagnetismo por Hans Christian Oersted, Faraday descobriu as rotações eletromagnéticas, o princípio por trás do motor elétrico. No início da década de 1820, ele também liquefez gases e, em 1825, descobriu o que mais tarde foi chamado de benzeno.

No final da década de 1820, muito do seu tempo foi gasto trabalhando em um projeto para melhorar o vidro óptico do Almirantado, então só em 1831 ele pôde retornar às suas pesquisas sobre eletricidade. Sua descoberta da indução eletromagnética em 1831 deu início a uma notável década de trabalho. Entre outras coisas, ele reescreveu a teoria da eletroquímica (cunhando muitas palavras ainda em uso hoje, como eletrodo e íon) e estabeleceu suas leis de eletrólise. Em 1836 ele construiu a gaiola de Faraday, que mostrou que as medições de carga elétrica dependiam do estado elétrico do observador. Essa observação levou Faraday a desenvolver sua teoria de que a eletricidade era o resultado de forças magnéticas variáveis ​​entre as partículas, em vez de um fluido, como se supunha anteriormente.

A década de 1840 e a teoria de campo

Na década de 1840, Faraday argumentou contra duas grandes teorias da física do século 19 - que a matéria era finalmente divisível em átomos químicos e que a luz viajava fluindo através de uma substância chamada éter. A procura de explicações alternativas ajudou-o a descobrir o efeito magneto-óptico e o diamagnetismo em 1845 e culminou no estabelecimento da teoria de campo do eletromagnetismo que, quando matematizada por William Thomson (mais tarde Lord Kelvin) e James Clark Maxwell, tornou-se (e permanece) uma das pedras angulares da física.


Faraday lembrou

Ele é famoso pelo imenso número de descobertas que fez e sua importância, mas também foi humilde, levando sua fé cristã muito a sério. Ao fazer isso, ele doou uma parte de sua renda para a igreja e também passou um tempo visitando os enfermos.

Ele também era um personagem caloroso, mas em algumas ocasiões ele podia ser impetuoso. Ele geralmente mantinha seu temperamento sob controle, canalizando-o para seu trabalho, onde se manifestava em um nível de produção verdadeiramente notável. Ele também tinha um bom senso de humor. Certa vez, quando ele estava explicando uma descoberta a Gladstone, que era chanceler na época, foi perguntado: "Mas, afinal, para que serve isso?" Faraday respondeu rapidamente, dizendo: "Ora, senhor, é muito provável que você seja capaz de cobrar impostos."

Hoje Michael Faraday é apropriadamente lembrado como um cientista verdadeiramente notável. Trabalhando incansavelmente em pouco mais do que um banco de madeira com instrumentos rústicos, ele revelou muitas das leis fundamentais da ciência elétrica. Ele também tinha o raro dom de um verdadeiro gênio combinado com a habilidade de descrever suas idéias com clareza e entusiasmar os outros.

Apropriadamente, a unidade de capacitância recebeu o nome dele como uma homenagem. O termo "farad" foi inicialmente usado por Latimer Clark e Charles Bright em 1861 como uma unidade de carga e, mais tarde, como a unidade de capacitância. Então, o Congresso Internacional de Eletricistas adotou oficialmente o farad como a unidade de capacitância em seu congresso realizado em Paris em 1881.

Hoje, Michael Faraday é lembrado como um verdadeiro gênio - um dos grandes pioneiros da ciência junto com nomes como Newton e muitos outros - uma verdadeira conquista para alguém com pouca educação formal.


Conteúdo

Em 1836, Michael Faraday observou que o excesso de carga em um condutor carregado residia apenas em seu exterior e não tinha influência em nada dentro dele. Para demonstrar esse fato, ele construiu uma sala revestida com folha de metal e permitiu que as descargas de alta voltagem de um gerador eletrostático atingissem o exterior da sala. Ele usou um eletroscópio para mostrar que não havia carga elétrica presente no interior das paredes da sala.

Embora este efeito de gaiola tenha sido atribuído aos famosos experimentos de balde de gelo de Michael Faraday realizados em 1843, foi Benjamin Franklin em 1755 quem observou o efeito baixando uma bola de cortiça sem carga suspensa em um fio de seda através de uma abertura em uma lata de metal eletricamente carregada. Em suas palavras, "a rolha não foi atraída para o interior da lata como teria sido para o exterior, e embora tenha tocado o fundo, quando puxada para fora não foi encontrada eletrificada (carregada) por aquele toque, como teria sido tocando o lado de fora. O fato é singular. " Franklin havia descoberto o comportamento do que agora chamamos de gaiola ou escudo de Faraday (com base nas experiências posteriores de Faraday que duplicaram a rolha e a lata de Franklin). [2]

Além disso, em 1754, o Abbe Nollet publicou um primeiro relato de um efeito atribuível ao efeito gaiola em seu Leçons de physique expérimentale. [3]

Edição Contínua

Um escudo Faraday contínuo é um condutor oco. Campos eletromagnéticos aplicados externa ou internamente produzem forças nos portadores de carga (geralmente elétrons) dentro do condutor; as cargas são redistribuídas de acordo com a indução eletrostática. As cargas redistribuídas reduzem muito a tensão dentro da superfície, dependendo da capacidade, no entanto, o cancelamento total não ocorre. [4] [ citação (ões) adicional (is) necessária (s) ]

Despesas internas Editar

Se uma carga é colocada dentro de um escudo Faraday não aterrado sem tocar nas paredes (vamos denotar esta quantidade de carga como + Q), a face interna do escudo fica carregada com -Q, levando a linhas de campo originadas na carga e se estendendo para cargas dentro a superfície interna do metal. Os caminhos da linha de campo neste espaço interno (para as cargas negativas do ponto final) dependem da forma das paredes de contenção internas. Simultaneamente, + Q se acumula na face externa do escudo. A propagação das cargas na face externa não é afetada pela posição da carga interna dentro do invólucro, mas sim determinada pela forma da face externa. Portanto, para todos os efeitos, o escudo de Faraday gera o mesmo campo elétrico estático do lado de fora que geraria se o metal fosse simplesmente carregado com + Q. Veja o experimento do balde de gelo de Faraday, por exemplo, para obter mais detalhes sobre as linhas de campo elétrico e o desacoplamento de fora de dentro. Observe que as ondas eletromagnéticas não são cargas estáticas.

Se a gaiola for aterrada, o excesso de cargas será neutralizado, pois a conexão de aterramento cria uma ligação equipotencial entre o exterior da gaiola e o ambiente, de modo que não há tensão entre eles e, portanto, também não há campo. A face interna e a carga interna permanecerão as mesmas para que o campo seja mantido dentro.

Editar campos externos

  • Mn – Zn - ferrita magneticamente macia
  • Al - alumínio metálico
  • Cu - cobre metálico
  • aço 410 - aço inoxidável magnético
  • Fe – Si - aço elétrico de grão orientado
  • Fe – Ni - permalloy de alta permeabilidade (80% Ni – 20% Fe)

A eficácia da blindagem de um campo elétrico estático é amplamente independente da geometria do material condutor, no entanto, os campos magnéticos estáticos podem penetrar na blindagem completamente.

No caso de campos eletromagnéticos variáveis, quanto mais rápidas forem as variações (isto é, quanto mais altas as frequências), melhor o material resiste à penetração do campo magnético. Nesse caso, a blindagem também depende da condutividade elétrica, das propriedades magnéticas dos materiais condutores usados ​​nas gaiolas, bem como de suas espessuras.

Uma boa ideia da eficácia de um escudo Faraday pode ser obtida considerando a profundidade da pele. Com a profundidade da pele, a corrente que flui é principalmente na superfície e decai exponencialmente com a profundidade através do material. Como uma blindagem de Faraday tem espessura finita, isso determina o quão bem a blindagem funciona; uma blindagem mais espessa pode atenuar melhor os campos eletromagnéticos e com uma frequência mais baixa.


    Quando os pesquisadores mapeiam o fluxo tridimensional de um rio ao redor do píer de uma ponte, ou do vento ao redor da asa de um avião (foto abaixo), eles usam agiliza, linhas que rastreiam o fluxo de partículas de água ou ar.

Michael Faraday
As linhas de campo magnético foram introduzidas por Michael Faraday (1791-1867), que as chamou de "linhas de força". Faraday foi um dos grandes descobridores da eletricidade e do magnetismo, responsável pelos princípios de funcionamento dos geradores e transformadores elétricos, bem como pelos fundamentos da eletroquímica.

Filho de um ferreiro, Faraday foi aprendiz de encadernador e costumava ler livros trazidos para uma nova encadernação. Felizmente para a ciência, um deles foi o volume da Encyclopaedia Britannica com o artigo sobre "eletricidade". Seu interesse o levou a palestras populares proferidas por Humphry Davy, o principal químico da Grã-Bretanha ("ele viveu no ódio / de ter descoberto o sódio"), e quando Davy precisou de um assistente, Faraday conseguiu o emprego com base nas anotações que havia feito Palestras de Davy. Seguiu-se uma carreira ao longo da vida em física e química, com muitas realizações notáveis.

    A maioria dos cientistas hoje em dia vê as linhas de campo como abstrações intangíveis, úteis apenas para descrever campos magnéticos. Faraday, no entanto, sentiu que eles representavam mais, que o espaço contendo "linhas de força" magnéticas não estava mais vazio, mas adquiriu certas propriedades físicas. Em 1846, ele especulou que a luz era apenas uma onda se propagando ao longo dessas linhas - como a onda em uma corda amarrada em uma extremidade e sacudida na outra

Seguindo Maxwell, hoje em dia chamamos um espaço modificado pela presença de linhas de campo magnético de "campo magnético": se um ímã em barra for colocado lá, ele experimentará forças magnéticas, mas o campo existe mesmo quando nenhum ímã está presente. Da mesma forma, um"campo elétrico"é o espaço no qual as forças elétricas podem ser sentidas - por exemplo, entre objetos de metal carregados (+) e (-) por uma bateria, como no desenho que acompanha a discussão do elétron.

Maxwell também mostrou (talvez sua maior conquista) que uma "onda eletromagnética" era possível, uma rápida interação de campos elétricos e magnéticos se espalhando com a velocidade da luz. Maxwell adivinhou corretamente que a luz era de fato uma onda, que era basicamente um fenômeno eletromagnético, e com isso suas equações abriram o caminho para uma compreensão muito mais profunda da ótica, a ciência da luz.

O colega mais jovem de Maxwell, o alemão Heinrich Hertz, calculou em 1886 que ondas desse tipo seriam transmitidas por uma corrente alternada rapidamente em uma antena curta. Ele então obteve essa corrente de uma faísca elétrica (que produz uma rápida oscilação de ida e volta da carga elétrica) e demonstrou experimentalmente suas "ondas hertzianas". Seu trabalho foi continuado por cientistas de todo o mundo - por exemplo, pelo russo Alexander Stepanovich Popov que por volta de 1895 detectou ondas de rádio provenientes de um raio (uma faísca natural!), e pelo italiano Gugliemo Marconi que, mais ou menos na mesma época, desenvolveu os primeiros aplicativos de rádio comercial.

As ondas que transportam rádio e televisão, microondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama são todas variações do mesmo processo básico idealizado por Maxwell, ou seja, todas pertencem à família das ondas eletromagnéticas .

Pode parecer estranho que o espaço vazio possa ser modificado por influências elétricas e magnéticas, como propõe o conceito de campo. No entanto, permite compreender as ondas de luz e rádio, e também reter o conservação de energia. Quando um transmissor em uma espaçonave transmite um sinal de rádio, a maior parte desse sinal se espalha pelo espaço e nunca chega à Terra. Sua energia está perdida? Não, agora ele reside em um campo eletromagnético em constante expansão, associado à onda de rádio.


Assista o vídeo: - Lect 16 - Electromagnetic Induction, Faradays Law, Lenz Law, SUPER DEMO (Janeiro 2022).