Os Precursores da eletricidade como a conhecemos nos dias de hoje – Primeira Parte

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A História da eletricidade tem seu início no século VI A.C., na Grécia Antiga, quando o filósofo Thales de Mileto, após descobrir uma resina vegetal fóssil petrificada chamada âmbar (elektron em grego), esfregou-a com pele e lã de animais e pôde então observar seu poder de atrair objetos leves como palhas, fragmentos de madeira e penas.

Tal observação iniciou o estudo de uma nova ciência derivada dessa atração.

Os estudos de Thales foram continuados por diversas personalidades, como o médico da rainha da Inglaterra Willian Gilbert, que, em 1600, denominou o evento de atração dos corpos de eletricidade. Gilbert menciona em seu tratado “De Magnete” que outros corpos também podem ser eletrizados pelo atrito, como o vidro, o enxofre e o lacre.
Também foi ele quem descobriu que outros objetos, ao serem atritados com o âmbar, também se eletrizam, e por isso chamou tais objetos de elétricos.

Em 1730, o físico inglês Stephen Gray identificou que, além da eletrização por atrito, também era possível eletrizar corpos por contato (encostando um corpo eletrizado num corpo neutro). Através de tais observações, ele chegou ao conceito de existência de materiais que conduzem a eletricidade com maior e menor eficácia, e os denominou como condutores e isolantes elétricos. Com isso, Gray viu a possibilidade de canalizar a eletricidade e levá-la de um corpo a outro.

O químico francês Charles Dufay também contribuiu enormemente para a aprimoração dos estudos da eletricidade, quando, em 1733, propôs a existência de

dois tipos de eletricidade, a vítrea e a resinosa, que fomentaram a hipótese de existência de fluidos elétricos.

Essa teoria foi, mais tarde, por volta de 1750, continuada pelo conhecido físico e político Benjamin Franklin, que propôs uma teoria na qual tais fluidos seriam na verdade um único fluido. Baseado nessa teoria, pela primeira vez se conhecia os termos positivo e negativo na eletricidade, um assunto que veremos a seguir.

Iniciamos nesta  primeira parte com  os dados biográficos de Stephen Gray;

Era natural de Canterbury  uma cidade do sudeste da Inglaterra pertencente ao condado de Kent. É o principal centro religioso do Reino Unido por abrigar o arcebispo da Cantuária. ¹ , líder espiritual da Igreja Anglicana, com sede espiritual na catedral da Cantuária.

Nasceu em Dezembro de 1666.

Foi um físico e astrônomo amador inglês que trabalhava como tintureiro.

Nas suas pesquisas, descobriu que as cargas elétricas podiam ser transmitidas através de determinados materiais, mas permaneciam retidas em outros. Aqueles materiais nos quais as cargas "fluíam" foram chamados de condutores e aqueles nos quais ficavam retidas de isolantes.

Descobriu que era possível transferir para outros corpos a eletricidade produzida no vidro, por atrito, através de um grupo de materiais.

Foi o descobridor da eletrização por indução, preferencialmente observada em corpos metálicos. Explicou também as prioridades de condutores e isolantes.

Entre as contribuições de Gray à astronomia, encontram-se observações sobre as manchas solares e eclipses.

Apesar de seu notável trabalho, Gray quase não é citado na literatura corrente.

Foi laureado com as duas primeiras Medalhas Copley:

*                    1731 - "Por seus novos experimentos sobre eletricidade: como encorajamento devido à rapidez que sempre mostrou à Royal Society com suas descobertas e melhoramentos nesta parte das ciências naturais”. ¹

*                    1732 - "Pelos experimentos realizados durante o ano 1732”. 

Faleceu em  Londres, 7 de Fevereiro de 1736.

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O segundo personagem que entendo, de importância e seguindo um cronologia é Benjamin Franklin

Nasceu em 17 de Janeiro de 1706 na cidade de Boston.

Foi jornalista, editor, autor, filantropo, abolicionista, funcionário público, cientista, diplomata, inventor e enxadrista estadunidense. ¹

Foi um dos líderes da Revolução Americana, conhecido por suas citações e experiências com a eletricidade.

Religioso, calvinista, e uma figura representativa do iluminismo. Correspondeu-se com membros da sociedade lunar e foi eleito membro da Royal Society. Em 1771,  Franklin tornou-se o primeiro Postmaster General (ministro dos correios) dos Estados Unidos.

O seu pai, Josiah Franklin, era comerciante de velas de cera, e casou duas vezes. Benjamin foi o 17º filho de 20 crianças nascidas dos dois casamentos.

Deixou os estudos aos dez anos de idade e aos doze começou a trabalhar como aprendiz do seu irmão, James, um impressor que publicava um jornal chamado "New England Courant". Tornou-se colaborador da publicação e foi seu editor nominal, escrevendo as cartas, sob o pseudônimo de Silêncio Faz Bem, uma viúva de meia idade ^{[carece de fontes]}. Depois de uma discussão com o irmão, e Benjamin fugiu, indo primeiro a Nova Iorque e depois a Filadélfia, onde chegou em outubro de 1723.

Em breve encontrou trabalho como impressor, mas após alguns meses, foi convencido pelo governador Keith a ir para Londres, onde, desiludido das promessas de Keith, voltou a trabalhar como compositor tipográfico, até que um mercador chamado Thomas Denham o fizesse regressar a Filadélfia, dando-lhe uma posição na sua empresa.

Em 1732 começou a publicar o famoso Almanaque do Pobre Ricardo (Poor Richard's Almanac), no qual se baseia boa parte da sua popularidade nos EUA. Provérbios deste almanaque, tais como "um tostão poupado é um tostão ganhado", tornaram-se conhecidos em todo o mundo.

Franklin e outros maçons juntaram os seus recursos em 1731 e iniciaram a primeira biblioteca pública de Filadélfia. Fundaram para esse fim uma empresa, que encomendou os seus primeiros livros em 1732, na sua maioria livros de teologia e educacionais, mas em 1741 a biblioteca também incluía obras de história, de geografia, de poesia e de ciência.  Os sucessos dessa empreitada encorajaram a abertura de bibliotecas em outras cidades americanas e Franklin percebeu que tal iniciativa fazia parte da luta das colônias na defesa dos seus interesses.

Em 1758, o ano em que ele deixou de escrever para o almanaque, imprimiu O sermão do pai Abraão, hoje considerado o texto mais famoso da literatura produzida na América nos tempos coloniais.

Entretanto, Franklin estava preocupado cada vez mais com os assuntos públicos; fundou a Universidade da Pensilvânia e a sociedade filosófica americana, com o fim de fomentar a comunicação das descobertas entre os homens da ciência. Ele já tinha começado a pesquisa da estática, que o iria ocupar, juntamente com outros temas científicos, com a política e com os negócios, até ao fim da sua vida.

Em 1748 Franklin vendeu o seu negócio e, tendo adquirido uma riqueza notável, pôde dispor de mais tempo livre para os estudos. Num espaço de poucos anos fez descobertas sobre a eletricidade que lhe deram reputação internacional. ¹ Ele identificou as cargas positiva e negativa e demonstrou que os raios são um fenômeno de natureza elétrica.

As invenções de Franklin incluíram o pára-raios, o aquecedor de Franklin - franklin stove(um aquecedor a lenha que se tornou muito popular, debitando uma corrente de ar diretamente na área a aquecer), as lentes bifocais e o corpo de bombeiros norte-americano.

Franklin estabeleceu duas áreas de estudo importantes das ciências naturais: eletricidade e meteorologia. Na sua obra clássica A história das teorias da eletricidade e do Éter, Si rEdmund Whittaker refere-se à inferência de Franklin de que quando se esfrega uma substância não se cria nenhuma carga elétrica, mas esta é apenas transferida, de modo que "a quantidade total em qualquer sistema isolado é invariável". Esta asserção é conhecida como o "princípio da conservação da carga"...

Após seu retorno da França em 1785, Franklin dedicou-se à abolição da escravatura, tendo-se tornado presidente da sociedade que visava a esse fim e à libertação dos negros ilegalmente retidos em cativeiro.

O Poder das pontas:

O poder das pontas é a forma como é chamado o princípio físico que rege o funcionamento de alguns objetos do nosso cotidiano, como os para-raios e as antenas. Ele foi utilizado por Benjamin Franklin, em 1752, em sua famosa experiência da pipa, que deu origem à sua invenção mais famosa, o para-raios.

 Segundo este princípio, o excesso de carga elétrica em um corpo condutor é distribuído por sua superfície externa e se concentra nas regiões pontiagudas ou de menor raio. É nas pontas que a energia é descarregada. Isso ocorre porque as extremidades são regiões muito curvas e, como a eletricidade se acumula mais nessas áreas, um corpo eletrizado dotado de pontas acumula nelas sua energia. A densidade elétrica de um corpo será sempre maior nas regiões pontudas em comparação com as planas.

Sendo assim, uma ponta sempre será eletrizada mais facilmente do que uma região plana. Isso também explica o fato de um corpo já eletrizado perder sua carga elétrica principalmente pelas terminações, sendo difícil mantê-lo dessa forma. Além disso, essa extremidade eletrizada tem sobre os outros corpos um poder muito maior do que as áreas que não são pontudas.

É devido a esse princípio que se recomenda, em dias de tempestade, a não permanência embaixo de árvores ou em  regiões descampadas, porque a árvore e o corpo humano atuam como pontas em relação à superfície do solo, atraindo os raios. Se estiver em um local sem proteção  é recomendado ficar abaixado, com os braços e pernas bem juntos, em forma de esfera, evitando que seu corpo funcione como uma ponta.

http://para-raio.info/mos/view/O_Poder_das_Pontas/

Faleceu em 17 de abril de 1790, em Filadélfia. Encontra-se sepultado no Christ Church Burial Ground, Filadélfia, Pensilvânia nosEstados Unidos.

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A partir deste próximo personagem veremos uma sequencia de precursores que foram contemporâneos.

Para encerrar esta primeira parte Charles Augustin de Coulomb

Coulomb nasceu em uma família abastada, filho de Henri Coulomb e Catherine Bajet. Sua família tinha se mudado para Paris, e lá Coulomb estudou no prestigiado Collège des Quatre-Nations. O curso de matemática, ministrado por Pierre Charles Le Monnier, motivou Coulomb a seguir a carreira matemática.

Nasceu em 14 de junho de 1736. Seus pais eram de famílias bem conhecidas na região de Angoulême, capital de Angoumois, no sudoeste da França. Após a educação básica em sua cidade natal, a família de Coulomb mudou-se para Paris, e Coulomb continuou seus estudos no Colégio Mazarin, recebendo o melhor ensino em matemática, astronomia, química e botânica..

Durante este período seu pai perdeu todo o seu dinheiro, devido a maus investimentos financeiros, decidindo ir para Montpellier, sua mãe permanecendo em Paris. Entretanto, devido a desentendimentos entre Coulomb e sua mãe a respeito de sua carreira, cujos interesses incluíam a matemática e a astronomia, Coulomb optou por partir para Montpellier com seu pai.³ Lá, entrou para a Sociedade de Ciências em 1757. Desejava entrar na “École Génie” em Mézières e, para isso, precisava se preparar muito para os exames. Desta forma, retornou a Paris em 1758 e foi preparado por Camus, examinador para os cursos de artilharia. Em fevereiro de 1760, Coulomb entrou na “École Génie”, onde viria a se 

formar engenheiro militar em novembro de 1761.

Passou nove anos (de 1764 a 1772) nas “Índias Ocidentais”, atual América, supervisionando os trabalhos de construção do “Fort Bourbon”, em Martinique (província francesa próxima da Venezuela), onde teve a oportunidade de realizar inúmeros experimentos sobre mecânica de estruturas, atrito em máquinas e elasticidade de materiais. Todavia, o extenso período na província abalou muito a sua saúde, o que fez com que, em 1772, regressasse a Paris, onde passou a dedicar-se somente à experimentação científica e a escrever importantes trabalhos a respeito de mecânica aplicada.

Seu primeiro trabalho, “Sur une application des règles, de maximis et minimis à quelque problèmes de statique, relatifs à l’architecture”, contribuiu muito para a utilização de cálculos precisos na área de engenharia.

Em um de seus trabalhos mais famosos Coulomb trata do equilíbrio de torção, mostrando como a torção pode viabilizar medidas de forças muito pequenas com grande precisão, descrevendo um método que utiliza fibras de diversos materiais, que foi um aperfeiçoamento da balança de torção, utilizada por Henry Cavendish para medir a atração gravitacional..

 Em 1779, Coulomb foi enviado a Rochefort para colaborar com o Marquês de Montalembert na construção de uma fortaleza. Este marquês, assim como Coulomb, possuía grande reputação entre os engenheiros militares. Durante este período, Coulomb aproveitou para continuar seus estudos e conquistou o grande prêmio na Academia de Ciências em 1781 (já havia conquistado outro em 1777 graças a um trabalho sobre o magnetismo terrestre) devido à sua teoria do atrito nas máquinas simples.¹ Nesse trabalho, Coulomb investigou o atrito estático e dinâmico entre superfícies e desenvolveu uma série de equações, estabelecendo a relação entre a força de atrito e variáveis como o força normal, tempo, velocidade, etc.⁴ Além do prêmio, Coulomb assumiu um posto permanente na Academia de Ciências, não assumindo mais nenhum projeto de engenharia (área onde passou a ser apenas consultor), dedicando-se exclusivamente à física.

Utilizando a metodologia de medir forças através da torção, Coulomb estabeleceu a relação entre força elétrica, quantidade de carga e distância, enfatizando a semelhança desta com a teoria de Isaac Newton para a gravitação, que estabelece a relação entre a força gravitacional e a quantidade de massa e distância. Além disso, estudou as cargas elétricas puntuais e a distribuição de cargas em superfícies de corpos carregados eletricamente. Em 1789 teve início a Revolução Francesa, ocasionando muitas modificações nas instituições às quais Coulomb estava ligado. A Academia de Ciências foi dissolvida, dando origem ao “Instituto da França”. Coulomb também se aposentou do exército, passando a realizar suas pesquisas em uma casa que possuía perto de Blois.

Publicou 7 tratados sobre eletricidade e magnetismo, e outros sobre torção, atrito entre sólidos, etc. Experimentador genial e rigoroso, realizou uma experiência histórica com uma balança de torção para determinar a força exercida entre duas cargas elétricas (lei de Coulomb)

A Lei de Coulomb;

 Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da Eletricidade.

Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes (q₁ e q₂) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre eles. Esta força pode ser atractiva ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atractiva se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.

Após detalhadas medidas, utilizando uma balança de torção, Coulomb concluiu que esta força é completamente descrita pela seguinte expressão:1

,

em que:
 é a força, em Newtons (N);
 C2 N−1 m−2 (ou F m−1) é a constante elétrica,
r é a distância entre as duas cargas pontuais, em metros (m) e
q1 e q2, os respectivos valores das cargas, em Coulombs (C).
 é o vetor que indica a direcção em que aponta a força eléctrica.1

Por vezes substitui-se o factor  por
k, a constante de Coulomb, com k  N·m²/C².

Assim, a força elétrica, fica expressa na forma:

,

A notação anterior é uma notação vectorial compacta, onde não é especificado qualquer sistema de coordenadas.

Se a carga 1 estiver na origem e a carga 2 no ponto com coordenadas cartesianas (x,y,z) a força de Coulomb toma a forma:

,

Como a carga de um Coulomb (1C) é muito grande, costuma-se usar submúltiplos dessa unidade. Assim, temos:

1 milicoulomb = 10^ -3 C

1 microcoulomb = 10^ -6 C

1 nanocoulomb = 10^ -9 C

1picocoulomb = 10^ -12 C

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Coulomb

 Em 1802 assumiu o posto de inspetor geral de instrução pública, cargo que ocupou até o final da sua vida. Coulomb morreu em Paris em 23 de agosto de 1806. 

Fonte :Wikpédia.
 http://www.mundoeducacao.com/fisica/a-historia-eletricidade.htm

J.A.