A electricidade é um fenómeno comum e vital para a maioria das pessoas. E como qualquer coisa familiar, raramente é notada. Poucas pessoas questionam de onde vem, como funciona ou o que pode ser feito com ele. No entanto, foi explorada muito antes de Cristo e alguns mistérios permanecem sem resposta.
Conteúdos
O que se entende por uma corrente eléctrica
A electricidade é um fenómeno complexo que envolve a existência de cargas eléctricas. A palavra mais comummente usada para se referir à corrente eléctrica e a todos os processos que esta provoca.
A corrente eléctrica é o movimento direccional de partículas portadoras de carga sob a influência de um campo eléctrico.
Quem inventou a electricidade - história
As manifestações particulares da electricidade têm sido estudadas desde muito antes da nossa era. Mas a sua combinação numa única teoria para explicar os relâmpagos no céu, a atracção de objectos, a capacidade de causar incêndios e entorpecer partes do corpo ou mesmo a morte humana, provou ser um desafio.
Os cientistas têm estudado as três manifestações da electricidade desde os tempos antigos:
- Produção de electricidade a partir do peixe;
- Electricidade estática.;
- Magnetismo.
No antigo Egipto, os curandeiros estavam conscientes das estranhas capacidades do peixe-gato do Nilo e tentaram usá-lo para tratar dores de cabeça e outras doenças. Os médicos romanos antigos utilizavam a arraia eléctrica para fins semelhantes. Os antigos gregos estudaram em pormenor as estranhas capacidades da arraia e sabiam que a criatura podia atordoar um homem sem contacto directo através de um tridente e de redes de pesca.
Um pouco antes, tinha-se descoberto que se esfregarmos âmbar num pedaço de lã, este começará a atrair lã e pequenos objectos. Outro material com propriedades semelhantes, a turmalina, foi mais tarde descoberto.
Cerca de 500 AC. Os cientistas indianos e árabes conheciam substâncias capazes de atrair o ferro e fizeram uso extensivo desta capacidade em vários campos. Por volta de 100 AC, os cientistas chineses inventaram a bússola magnética.
Em 1600, William Gilbert, o médico da corte de Elizabeth I e James I, descobriu que todo o planeta era uma enorme bússola e introduziu o conceito de "electricidade" (do grego "âmbar"). Nos seus escritos, as experiências de esfregar o âmbar na lã e a capacidade da bússola para apontar o norte começaram a combinar-se numa só teoria. Na fotografia abaixo ele demonstra o íman a Elizabeth I.
Em 1633, o engenheiro Otto von Guericke inventa a máquina electrostática que pode atrair assim como repelir objectos e em 1745 Pieter van Muschenbroek constrói o primeiro acumulador de carga eléctrica do mundo.
Em 1800, o italiano Alessandro Volta inventa o primeiro alimentação eléctrica - uma bateria eléctrica que gera corrente contínua. Também foi capaz de transmitir corrente eléctrica à distância. Por conseguinte, este ano é considerado por muitos como o ano da invenção da electricidade.
Em 1831, Mike Faraday descobriu o fenómeno da indução electromagnética e abriu o caminho para a invenção de vários dispositivos baseados na corrente eléctrica.
Na viragem dos séculos XIX e XX, um grande número de descobertas e avanços são feitos graças ao trabalho de Nikola Tesla. Entre outras coisas, inventou o gerador de alta-frequência e transformadoro motor eléctrico, a antena para sinais de rádio.
A ciência da electricidade
A electricidade é um fenómeno natural. É parcialmente estudada em biologia, química e física. As cargas eléctricas são estudadas mais completamente no âmbito da electrodinâmica - um dos ramos da física.
Teorias e leis da electricidade
Existem poucas leis que se aplicam à electricidade, mas descrevem completamente o fenómeno:
- A lei da conservação da energia é a lei fundamental a que os fenómenos eléctricos também obedecem;
- Lei de Ohm - a lei fundamental da corrente eléctrica;
- A lei da indução electromagnética - sobre campos electromagnéticos e magnéticos;
- Ampere's law - sobre a interacção de dois condutores com correntes;
- Lei Joule-Lenz - sobre o efeito do calor da electricidade;
- A lei de Coulomb - sobre electrostática;
- Regras da direita e da esquerda - determinando as direcções das linhas de força do campo magnético e a força Ampere que actua sobre um condutor num campo magnético;
- Regra de Lenz - determinar a direcção da corrente de indução;
- Leis de Faraday - sobre electrólise.
As primeiras experiências com electricidade
As primeiras experiências com electricidade foram principalmente de natureza divertida. A sua essência eram objectos leves que atraíam e repeliam sob a acção de uma força mal compreendida. Outra experiência divertida foi a transmissão de electricidade através de uma cadeia de pessoas de mãos dadas. Os efeitos fisiológicos da electricidade foram activamente estudados por Jean Nollet, que forçou uma carga eléctrica através de 180 pessoas.
Em que consiste uma corrente eléctrica
Uma corrente eléctrica é um movimento dirigido ou ordenado de partículas carregadas (electrões, iões). Tais partículas são chamadas portadores de carga eléctrica. Para que o movimento possa ocorrer, deve haver partículas em matéria carregadas gratuitamente. A capacidade das partículas carregadas de se moverem numa substância determina a condutividade dessa substância. De acordo com a condutividade, as substâncias são diferenciadas em condutores, semicondutores, dieléctricos e isoladores.
Nos metais, os electrões movem a carga. A substância em si não flui - os iões metálicos são firmemente fixados nos nós da estrutura e apenas oscilam ligeiramente.
Nos líquidos, os iões transportam a carga: catiões com carga positiva e aniões com carga negativa. As partículas correm em direcção aos eléctrodos com a carga oposta, onde se tornam neutras e se instalam.
Nos gases, o plasma é formado por forças com diferentes potenciais. A carga é transportada por electrões e iões livres de ambos os pólos.
Nos semicondutores, a carga é transportada por electrões, viajando de átomo em átomo e deixando para trás lacunas que são consideradas como tendo uma carga positiva.
De onde vem a corrente eléctrica?
A electricidade que flui através de fios para as casas é gerada por um gerador eléctrico em várias centrais eléctricas. Nestes, o gerador é ligado a uma turbina de rotação contínua.
O desenho de um gerador tem um rotor, uma bobina, que é colocada entre os pólos de um íman. À medida que a turbina gira este rotor, uma corrente eléctrica é induzida ou gerada no campo magnético de acordo com as leis da física. Assim, o objectivo do gerador é converter a força cinética de rotação em electricidade.
Uma turbina pode ser feita para girar de muitas maneiras, utilizando uma variedade de fontes de energia. Estes estão divididos em três tipos:
- Renováveis - energia derivada de recursos inesgotáveis: correntes de água, luz solar, vento, fontes geotérmicas e biocombustíveis;
- Não renovável - energia derivada de recursos que ocorrem muito lentamente, incomensurável em relação à taxa de consumo: carvão, petróleo, turfa, gás natural;
- Nuclear - energia derivada do processo de fissão nuclear de células.
A electricidade provém mais frequentemente da operação de:
- Centrais Hidroeléctricas (UHE) - construídas sobre rios e aproveitando o poder do fluxo de água;
- Centrais térmicas (TPPs) - funcionam com energia térmica a partir da queima de combustível;
- Centrais nucleares (centrais nucleares) - funcionam com energia térmica derivada do processo de reacção nuclear.
A energia transformada flui através dos fios para as estações transformadoras e de comutação e depois para o consumidor final.
Hoje em dia, as chamadas formas alternativas de energia estão a ser activamente desenvolvidas. Estes incluem turbinas eólicas, painéis solares, a utilização de fontes geotérmicas, e quaisquer outros meios de obtenção de electricidade através de fenómenos invulgares. As energias alternativas são muito inferiores às fontes tradicionais em termos de desempenho e retorno, mas em certas situações ajudam a poupar dinheiro e a reduzir a carga nas principais redes de energia.
Há também um mito sobre a existência de BTGS - Geradores sem combustível. Há vídeos na Internet que demonstram como funcionam, e são oferecidos para venda. Mas há uma grande disputa sobre a autenticidade desta informação.
Tipos de electricidade na natureza
O exemplo mais simples de electricidade que ocorre naturalmente é o relâmpago. As partículas de água nas nuvens esbarram constantemente umas nas outras, ficando carregadas positiva ou negativamente. As partículas mais leves e com carga positiva acabam no topo da nuvem, enquanto as mais pesadas e negativas se movem para baixo. Quando duas dessas nuvens estão suficientemente próximas, mas a alturas diferentes, as cargas positivas de uma são mutuamente atraídas pelas partículas negativas da outra. Isto é quando ocorrem relâmpagos. Este fenómeno também ocorre entre as nuvens e a própria superfície da Terra.
Outra manifestação da electricidade na natureza são os órgãos especiais dos peixes, arraias e enguias. Podem utilizá-los para criar cargas eléctricas para se defenderem dos predadores ou atordoar as suas vítimas. O seu potencial varia de descargas muito fracas, invisíveis aos humanos, a descargas mortíferas. Alguns peixes criam um fraco campo eléctrico à sua volta para os ajudar a encontrar as suas presas e a navegar em águas turvas. Qualquer objecto físico distorce-o de uma forma ou de outra, o que o ajuda a recriar o seu ambiente e "ver" sem os seus olhos.
A electricidade também se manifesta no sistema nervoso dos organismos vivos. O impulso nervoso transmite informação de uma célula para outra, permitindo-lhe responder a estímulos externos e internos, pensar e controlar os seus movimentos.
Artigos relacionados:
