Faça-se a luz

Entenda o que é e como funciona o acelerador de partículas Sirius – a fábrica de luz de 1,8 bilhão de reais que vai revolucionar a ciência brasileira.

Por Bruno Vaiano. Atualizado em 24 set 2018. Disponível em: https://super.abril.com.br/especiais/faca-se-a-luz-acelerador-particulas-sirius/

      A gente tinha uma margem de erro de 5 milímetros”, me diz um senhor de óculos retangulares. Ele aponta para um buraco na parede.

          “E o que o operário achou disso, na hora de fazer o furo?”

          “Ah, ele chorou, né?”

      Eu poderia dizer que Walter Marchesini Jr. é engenheiro de automação – mas importante mesmo é dizer onde.

       Walter trabalha no maior acelerador de partículas do Hemisfério Sul, localizado em Campinas, a 100 km da capital paulista. Lá, ele me explicou, absolutamente tudo foi feito com uma precisão absurda. Dos buracos na parede ao chão. O piso de concreto tem 1,5 m de espessura, mas é tão plano que, ao longo de sua extensão, o maior desnível é de menos de 2 centímetros. A temperatura do ar-condicionado flutua no máximo 0,1 ºC. A água e o esgoto passam pelo encanamento sem causar a mínima vibração – todos os canos são apoiados em molas, e têm calibre maior que o necessário, para manter o ambiente imperturbável.

          Essa precisão toda não é mero capricho. O acelerador, chamado Sirius, é a empreitada mais ambiciosa – e cara – da história da ciência brasileira. Orçado em R$ 1,8 bilhão, ele começou a ser idealizado em 2003, mas as obras só saíram do papel em 2014. Quando entrar em operação, em 2019, o Sirius será capaz de impulsionar elétrons a 1,07 bilhão de quilômetros por hora – quase a velocidade da luz. É o suficiente para ir de Londres a Nova York em 0,018 segundo. Toma essa, Concorde. Além de viajar nesse pique, cada elétron a bordo do Sirius vai atingir uma energia de 3 GeV – equivalente a ser submetido a um choque de 3 bilhões de volts (a tomada da sua casa tem tensão de, no máximo, 220 volts). Eletrizante.

O interior do Sirius, ainda em obras. Cada recorte na parede de concreto abrigará uma cabana para realização de experimentos científicos. (Yasmin Ayumi/Superinteressante)

        A essa altura, você já deve estar se perguntando por que gastaram tanto dinheiro público para construir um autorama de elétrons. Justo. É o seguinte: existem cerca de 30 mil aceleradores de partículas em operação no mundo. O único famoso – e, não por coincidência, o maior – é o grande colisor de hádrons (LHC), um túnel circular de 27 quilômetros na fronteira da Suíça com a França. Sua função é fazer ciência pura: analisar os dados gerados por colisões de partículas, para descobrir coisas como o bóson de Higgs – a tal “partícula de Deus”.

         Beira o esotérico. Mas acontece que a grande maioria dos aceleradores tem funções mais mundanas. O Sirius, por exemplo, será uma fonte de luz síncrotron, isto é: um microscópio muito, muito potente. Ou algo como uma máquina de tomografia gigante. Essa capacidade de olhar as coisas muito de pertinho vem da intensidade da radiação liberada pelos elétrons quando eles são forçados a fazer uma curva. Usando essa radiação, é possível estudar doenças neurodegenerativas como Alzheimer e Parkinson, criar novos remédios e desenvolver métodos melhores para extrair petróleo de rochas, entre outras aplicações de imensa importância econômica e social. Mas espera. Saúde? Petróleo? Falando assim, fica confuso. Então vamos entender, passo a passo, como o Sirius funciona.

Estilingue épico

       Para merecer o nome de “acelerador de elétrons”, o Sirius precisa, é claro, produzir elétrons e dar um jeito de acelerá-los. Esses processos iniciais acontecem em uma máquina chamada acelerador linear (a sigla é Linac). Ela tem esse nome justamente porque ali os elétrons percorrem uma linha reta. Produzir elétrons é fácil: no começo do Linac há um pequeno filamento de metal, como o de uma lâmpada doméstica. Basta aquecer esse filete para liberar um monte deles.

         Depois que os elétrons são produzidos, é preciso acelerá-los. Funciona assim: da mesma maneira que um vaso cai de cima da mesa e se quebra por causa da gravidade, elétrons são atraídos de um lugar metaforicamente mais alto para um mais baixo por causa de algo chamado diferença de potencial.

          Quanto maior a diferença de potencial entre dois pontos, com mais vontade os elétrons se deslocam de um ponto em direção ao outro. A rede elétrica da sua casa, como já dissemos, opera com uma diferença de potencial de no máximo 220 volts. No Linac, ela é de 80 mil volts – 727 vezes maior. Com um incentivo desses, os elétrons se lançam desesperadamente do filamento onde nasceram para a outra ponta de um tubo, e são lançados para fora com uma energia enorme.

Este é o acelerador linear. Veja seu tamanho em relação ao resto do Sirius no infográfico mais abaixo. (Yasmin Ayumi/Superinteressante)

        No pique, eles passam para a próxima fase: outro tubo. Ele é bem maior, tem cor de cobre e parece uma engenhoca de Star Wars. No interior desse tubo – mantido num vácuo ainda mais vazio que o vácuo do espaço –, injeta-se uma onda eletromagnética com potência de 50 megawatts. É o suficiente para abastecer umas 8 mil casas. Ondas, você sabe, sobem e descem – têm cristas e vales. E os elétrons devem ser mantidos sempre na crista.

         O princípio é o mesmo de surfar: se você pega a onda no ponto mais alto, ela te leva de carona e você ganha energia. Se você pega a onda no ponto mais baixo, toma um caldo. Os elétrons só conseguem alcançar a energia necessária para o tipo de experimento feito no Sirius se, ao longo de todo o trajeto, eles sempre pegarem a onda no ponto mais alto.

        Depois de passar por esse segundo tubo, os elétrons já estão praticamente na velocidade da luz. É nesse ponto que eles saem do acelerador linear e passam a andar em círculos no Sirius. Eles dão voltas e mais voltas. O trecho final da jornada é uma estrutura chamada “anel de armazenamento”: um círculo com 518 metros de circunferência onde eles dão 580 mil voltas por segundo.

        O objetivo dessa corrida maluca é simples: se você pegar uma toalha molhada, segurá-la por uma ponta e girá-la no ar, a água em excesso vai espirrar para os lados, molhando todo o ambiente. Quando elétrons acelerados fazem uma curva, eles também deixam espirrar uma coisa: radiação. No Sirius, existem ímãs que forçam os elétrons a fazer curvas o tempo todo. Por tabela, eles liberam radiação o tempo todo.

     É essa radiação extremamente intensa – que consiste em vários tipos de “luz”, da infravermelha ao raio X – que é usada nos experimentos. No fim, é ela que importa – e não os elétrons em si.

1. Acelerador linear

Produz os elétrons – e os acelera praticamente à velocidade da luz.

2. Booster

Aqui, os elétrons giram até alcançar a energia necessária para passar para a próxima fase.

3. Anel de armazenamento

Na energia máxima, os elétrons, forçados por ímãs, liberam raios X nas curvas.

4. Linhas de luz

São elas que levam os raios X até as cabanas.

5. Cabanas

Dentro delas, os cientistas usam os raios X hiperenergéticos para fazer imagens microscópicas.

      Cada vez que completam uma volta, os elétrons passam por estruturas chamadas cavidades de radiofrequência, que fornecem uma dose de energia renovada para compensar a que foi perdida ao longo do trajeto. Cada elétron dá 580 mil voltas por segundo no anel de armazenamento, com 518 m de circunferência. As paredes de concreto que envolvem o anel de armazenamento e o booster têm 1,5 m de espessura e protegem os cientistas da radiação.

Que tiro foi esse?

        Os raios X do Sirius entram pelo cano – literalmente. Eles se enfiam por dutos que ficam apontados para as amostras que os cientistas querem “fotografar”. Esse é o mesmo princípio de uma máquina de raio X hospitalar – só que, nela, a amostra é sua perna quebrada. Também é o princípio de um tomógrafo – que nada mais é do que um raio X capaz de fazer imagens 3D.

       “No final das contas, muita coisa que vamos fazer no Sirius a gente também poderia fazer em uma máquina de tomografia de hospital”, explica a física Nathaly Archilha, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), responsável por construir o Sirius e um dos quatro laboratórios do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Veja também

         Mas se é assim, então o que torna o Sirius especial? Uma das diferenças está na rapidez. Uma tomografia do tipo que é feita lá, em um hospital, demora até 48 horas. No UVX, um acelerador de elétrons menor e mais antigo usado pelo CNPEM desde 1998, 40 minutos. No Sirius, levará meros segundos. “Aqui, muito mais fótons [as partículas que compõem a luz] atingem regiões bem pequenininhas a cada segundo. Isso permite fazer imagens mais rapidamente”, diz Archilha. Para tanta velocidade, haja radiação: se você passasse 20 segundos nos aposentos selados em que passam os raios X, seria exposto a uma radiação equivalente a de fazer cem radiografias.

      Além de ser muito mais rápido que um tomógrafo, o Sirius alcançará um zoom que nenhum outro tipo de máquina no mundo alcança. Por exemplo: o biólogo Matheus de Castro trabalha no Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), também parte do CNPEM. Com a ajuda de Archilha, ele usa raios X anabolizados pelo UVX para fotografar, neurônio por neurônio, os cérebros de camundongos com doenças como Alzheimer, Parkinson ou epilepsia. O resultado é um mapa que registra como cada neurônio interage dentro do cérebro doente – o que, no futuro, permitirá desenvolver tratamentos para corrigir os problemas. Com o zoom do Sirius, vai ser possível fotografar o interior de células, e não só as conexões entre elas. Teremos retratos das menores estruturas do organismo, como mitocôndrias e ribossomos.

Matheus no interior de uma das cabanas do acelerador menor, o UVX. Na tela, ele mostra a visualização 3D do cérebro de um camundongo gerada pelos raios X do equipamento. (Yasmin Ayumi/Superinteressante)

     Pesquisas inovadoras como essa só podem surgir da interação entre cientistas de diferentes especialidades. E é esse o objetivo central por trás do Sirius. “Com um acelerador de elétrons, você une desafios técnicos à possibilidade de atender uma comunidade enorme de pesquisadores”, diz José Roque, diretor do CNPEM.

       De fato, a versatilidade do Sirius é quase infinita: serve para qualquer tarefa que exija um zoom homérico. A esperança é que ele dê essa mesma ampliação à ciência brasileira – que, apesar dos tropeços e cortes de verba, está prestes a dar o passo mais ambicioso da sua história.

Descobrindo a Radioatividade

1ª aula: Exibição dos vídeos abaixo e debate sobre os avanços tecnológicos envolvendo o uso da radiação em tratamentos de saúde e sobre os efeitos da radiação nos seres vivos, a partir da seguinte questão:
 

• Quais benefícios/malefícios são causados pela radiação ao ser humano e ao meio ambiente?

 

2ª aula: Texto para leitura.

Quais são os efeitos da radiação no corpo humano?

     Em física, radiação é a emissão de energia por meio de ondas. Determinados elementos químicos, por possuírem núcleos instáveis (quando não há equilíbrio entre as partículas que o formam), liberam radiação ionizante. É o caso dos combustíveis utilizados nas usinas nucleares, como o urânio e o plutônio. 

     Quando exposto a esse tipo de radiação, o corpo humano é afetado, sofrendo alterações até mesmo no DNA das células, causando doenças graves (por exemplo: câncer), levando até a morte. Assim, a radiação tem a capacidade de alterar a característica físico-química das células. As mais afetadas são as células com alta taxa de proliferação, como as reprodutivas e as da medula, que são mais radiossensíveis. 

   Os efeitos da radiação são classificados como agudos ou crônicos. Os crônicos se manifestam ao longo de anos após uma exposição não direta, mas significativa de radiação. Já os agudos são imediatos. Ocorrem naqueles indivíduos que tiveram contato com material radioativo ou que se expuseram a grande quantidade de radioatividade. 

    Os efeitos agudos variam de queimaduras nas mucosas até alterações na produção do sangue, com rompimento das plaquetas (células que atuam na coagulação do sangue) e queda na resistência imunológica. Esses efeitos são pouco comuns em acidentes em usinas, pois só ocorrem quando há uma exposição intensa e próxima. 

     No entanto, em eventos como o ocorrido no Japão, a radiação pode contaminar o ambiente por meio do vazamento de componentes radioativos. O risco passa a ser a entrada de material contaminado na cadeia alimentar humana, por meio do consumo da água, de vegetais ou de carne de animais mantidos com alimentação contaminada. Com essa exposição frequente aparecem problemas crônicos como câncer de pulmão, de pele ou de sangue (leucemia), problemas na tireoide e esterilidade. 

    As alterações no DNA das células podem se estender por gerações. Pesquisas recentes com netos de sobreviventes ao ataque nuclear à Hiroshima (Japão), durante a Segunda Guerra Mundial, apontaram alta taxa de infertilidade. A explicação estaria no fato de que as células reprodutoras são muito sensíveis e especialmente afetadas pela radiação. 

    Incidentes nucleares são recentes na história. Por isso, ainda não é possível conhecer todos os efeitos que a radiação pode causar em longo prazo, nas próximas gerações. Hoje, sabemos que, para quem é afetado, não existe tratamento possível. A radiação pode até sair do corpo, mas o efeito biológico não.

Fonte: Revista Nova Escola, Março, 2011. http://revistaescola.abril.com.br/ciencias/fundamentos/quais-sao-efeitos-radiacao-corpo-humano-energia-nuclear-621960.shtml – texto adaptado pela professora.

Após a leitura do texto, acessar os links ativos (palavras em destaque no texto) e anotar sua compreensão sobre: radiação, energia, ondas eletromagnéticas, contaminação por radioatividade, uso de radiação na medicina, mutações no organismo e efeitos da radioatividade na cadeia alimentar.

3ª e 4ª aulas: Socialização da pesquisa em sala de aula, das dificuldades, dúvidas e compreensões sobre o texto lido e a pesquisa realizada.

    Apresentação do Prezi com uma síntese sobre o tema radioatividade e os conceitos relacionados, bem como sobre suas aplicações e efeitos.

5ª aula: Pesquisar na internet sobre Marie Curie e suas grandes descobertas  para a Ciência.

      Após, escrever uma redação sobre a pesquisa. 

6ª aula: Responder ao Questionário e fazer um comentário sobre as atividades trabalhadas e sobre as contribuições para sua aprendizagem.

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Missão Voyager: há 40 anos no espaço

    Em 20 de agosto de 1977, a sonda espacial Voyager 2 partiu para explorar outros planetas, seguida 16 dias mais tarde pela Voyager 1. Ambas já romperam os limites do sistema solar e vagam pela Via Láctea.

Disponível em: http://www.dw.com/pt-br/miss%C3%A3o-voyager-h%C3%A1-40-anos-no-espa%C3%A7o/g-40155444

Tabela periódica interativa mostra o propósito de cada elemento

    O americano Keith Enevoldsen desenvolveu uma tabela com explicações e exemplos de como os elementos funcionam.

    Uma das maiores dificuldades que os estudantes encontram ao conhecer a tabela periódica é entender as aplicações que os elementos têm em suas vidas. Pensando nisso, o americano Keith Enevoldsen criou uma tabela interativa que dá mais informações sobre os elementos e exemplos de como eles são utilizados.

Enevoldsen é formado em física pela Colorado College, nos Estados Unidos, e atualmente trabalha como engenheiro de softwares. "Quando era criança, gostava das tabelas periódicas com figuras, mas elas nunca tinham boas imagens de todos os elementos", contou à BBC. 

Inspirado pelo livro Building Blocks of the Universe (Blocos de Construção do Universo, em tradução livre), de Isaac Asimov, que possui relatos da história e do uso dos elementos, o engenheiro desenvolveu a "The Periodic Table of the Elements, in Pictures and Words" (A Tabela Periódica dos Elementos, em Figuras e Palavras). 

 

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A tabela em versão interativa está disponível em inglês na internet (clique aqui para conhecê-la) e conta com ilustrações em cada um dos elementos. Ao clicar nos ícones deles, novas caixas aparecem no topo da página com explicações do elemento, bem como exemplos de onde ele pode ser encontrado. O ícone do ferro, por exemplo, é uma ponte, já o do sódio, é o sal. 

Fonte: http://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2016/11/esta-tabela-periodica-interativa-mostra-o-proposito-de-cada-elemento.html

Stephen Hawking avisa que temos apenas 100 anos para deixar a Terra

   

    Cem anos é o prazo dado por Stephen Hawking para que o ser humano encontre outro lugar para morar. Segundo ele, mudanças climáticas, epidemias, crescimento populacional desordenado e até colisões de asteroides estão entre os fatores responsáveis pela nossa necessidade em sair rápido de casa.
   As declarações foram feitas em um novo documentário, o Expedition New Earth, que faz parte da nova temporada da série da BBC Tomorrow's World. Ele explica que já temos tecnologia o suficiente para destruir o planeta, mas não para escapar dele, o que deverá ser feito dentro de um século.
    No programa, Hawking, Christophe Galfard e Danielle George irão viajar pelo mundo com o objetivo de mostrar ao público as mais novas iniciativas feitas na ciência para levar os humanos ao espaço. A intenção é mostrar que a ideia da colonização para além do planeta Terra não é mera fantasia.
    Em novembro de 2016, Hawking já havia dado uma declaração dizendo que os humanos deveriam se preparar para uma possível extinção da própria espécie, caso não saíssem do planeta no próximo milênio. O prazo para a hora final, agora, caiu em dez vezes.
    Segundo o físico, porém, apesar do momento ser de alerta, não deve ser encarado com tristeza. "Tem sido uma época gloriosa para se estar vivo fazendo pesquisa no campo da física teórica", disse ele em uma outra declaração.
    O alerta de Hawking vem, portanto, para tentar abrir a mente das pessoas. Desde sempre o britânico vem tentando estimular a curiosidade e interesse do mundo para as questões físicas envolvendo o espaço. Afinal, é melhor tentarmos conhece-lo bem se algum dia quisermos chamá-lo de casa.

Fonte: http://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2017/05/stephen-hawking-avisa-que-temos-apenas-100-anos-para-deixar-terra.html

O corpo é a senha

Soluções biométricas criadas por empresas nacionais fazem o reconhecimento por atributos únicos, como o formato do rosto.

   Nos modelos mais modernos de smartphone, o usuário não precisa mais digitar uma senha para acessar seu conteúdo: basta encostar o dedo no sensor de leitura de impressão digital integrado ao aparelho. Essa é uma das novas aplicações de uma tecnologia que está cada vez mais presente: os sistemas de identificação biométrica. São aparelhos que fazem o reconhecimento do indivíduo por suas características únicas, como a impressão digital, o desenho da palma da mão, os traços do rosto, o formato da íris ou detalhes da voz. Para se ter uma ideia da dinâmica desse mercado, as vendas globais de soluções biométricas devem superar a marca de US$ 30 bilhões em 2021, conforme estudo da consultoria de inteligência de mercado ABI Research, dos Estados Unidos.

   No Brasil, o setor movimentou cerca de R$ 500 milhões em 2016 e deve dobrar de tamanho até 2020, segundo projeções da Associação das Empresas de Tecnologia em Identificação Digital (Abrid). As tecnologias biométricas são usadas no país principalmente pelo sistema bancário na identificação dos correntistas e validação de acesso à conta em caixas eletrônicos. No setor público, o uso da biometria deve crescer com a sanção, neste mês, da Presidência da República sobre a Identificação Civil Nacional (ICN), que contará com um chip e irá reunir em um só documento dados biométricos e registros públicos de identificação dos cidadãos, como o Registro Geral (RG), o Cadastro de Pessoa Física (CPF) e o Título de Eleitor. A mesma base de dados biométricos formada pela Justiça Eleitoral será utilizada para a nova identidade civil.

   “A biometria proporciona um mecanismo de autenticação inequívoca do usuário, eliminando a necessidade de memorização de informações para autenticação, como códigos ou senhas alfanuméricas”, diz Luciano Baptista, curador do Biometrics HITech, o principal evento do setor no país, em sua terceira edição este ano. “A biometria sofreu um salto tecnológico importante nos anos 1990 e começou a se popularizar no mundo a partir da década de 2000. Cada vez mais, é usada para identificar pessoas, aumentar a segurança de dados e transações, eliminar processos burocráticos e evitar fraudes.”

   A maioria dos sistemas foi criada e é fabricada por grandes multinacionais, como a japonesa NEC, a francesa Morpho, a alemã Dermalog e a norte-americana Cogent, mas outros foram projetados por empresas e centros de pesquisa nacionais. “No Brasil, cerca de uma dúzia de empresas desenvolvem tecnologias biométricas”, destaca Carlos Alberto Collodoro, cofundador da Biometrics HITech. As tecnologias desenvolvidas no Brasil são em grande parte de softwares usados para processamento e autenticação dos traços biométricos dos indivíduos. Uma das principais desenvolvedoras do país é a Griaule, companhia de base tecnológica criada em 2002 na incubadora de empresas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), no interior paulista, com apoio do Programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (Pipe) da FAPESP.    

Reconhecimento facial

   A biometria também está sendo usada no controle de fronteiras do país. Catorze aeroportos brasileiros contam desde 2016 com a solução Neoface, da japonesa NEC, que permite o reconhecimento facial de passageiros que embarcam ou desembarcam em voos internacionais. O sistema, que identifica as pessoas pelos traços do rosto, foi adquirido pela Receita Federal e é usado para identificar foragidos da polícia, suspeitos de contrabando e tráfico de drogas, entre outros crimes. As imagens captadas pelas câmeras instaladas nos aeroportos são cruzadas com as do banco de dados da Receita, Polícia Federal e Agência Brasileira de Inteligência (Abin). Um aspecto do Neoface, também em operação em outros países, é que ele é capaz de reconhecer pessoas mesmo com pequenas mudanças na fisionomia, como barba crescida ou novo corte de cabelo.

   As soluções de reconhecimento facial também são usadas pela polícia no monitoramento de ambientes, como estádios de futebol, e no controle de acesso a locais públicos e privados. Levantamento da Associação Nacional das Empresas de Transportes Urbanos (NTU) mostra que pelo menos 18 cidades brasileiras, entre elas Porto Alegre, Fortaleza e Manaus, já utilizam ferramentas de identificação facial no controle de passageiros em ônibus urbanos. Isso acontece para verificação do uso de bilhetes ou cartões que têm algum benefício, como estudantes e idosos, por pessoas não autorizadas.

   Alguns sistemas de biometria facial são desenvolvidos por empresas brasileiras. A captação da imagem do rosto pode ser feito por uma simples webcâmera de computador ou celular.

   

Voz única

   Situada em Campinas, a Fundação Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações (CPqD), instituição independente focada na inovação com base nas tecnologias da informação e comunicação (TICs), também projetou uma solução de biometria facial. Batizada de CPqD Smart Authentication, ela tem como diferencial ser integrada a um sistema de reconhecimento de voz. “O objetivo é verificar se uma pessoa é ela mesma por atributos únicos da voz e da face”, afirma Luciano Lemos, gerente de Produto do CPqD.

   A biometria de voz é empregada principalmente nos processos de autenticação de clientes para acessar ou autorizar transações em e-commerce e e-banking e na identificação de consumidores em ligações para call centers. É usada, ainda, nas operações para obtenção de nova senha, em que correntistas de bancos, clientes de cartões de crédito, participantes de planos de saúde, entre outros usuários de sistemas corporativos, precisam trocar a senha de acesso ao serviço.

   Uma das vantagens da biometria de voz é que ela pode ser executada por telefone, Skype, aplicativo no celular ou pelo computador. Outra é a agilidade que confere aos processos de identificação. “Pelo processo normal, um usuário leva cerca de um minuto e meio para ser identificado por um atendente de uma central de atendimento. Por meio da biometria de voz, o processo é automático e o tempo cai para 20 a 30 segundos”, diz Alexandre Winetzki, presidente da Woopi, braço de pesquisa e desenvolvimento da Stefanini, multinacional brasileira do setor de Tecnologia da Informação. A Woopi está trazendo para o Brasil a solução biométrica de voz da Nuance, líder norte-americana em sistemas de reconhecimento e processamento de voz, com mais de 50 milhões de usuários no mundo.

Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br/2017/05/23/o-corpo-e-a-senha/?cat=tecnologia

História da Eletricidade

   Foi descoberta por um filósofo grego chamado Tales de Mileto que, ao esfregar um âmbar a um pedaço de pele de carneiro, observou que pedaços de palhas e fragmentos de madeira começaram a ser atraídas pelo próprio âmbar.

   No século XVII foram iniciados estudos sistemáticos sobre a eletrificação por atrito, graças a Otto von Guericke. Em 1672, Otto inventa uma maquina geradora de cargas elétricas onde uma esfera de enxofre gira constantemente atritando-se em terra seca. Meio século depois, Stephen Gray faz a primeira distinção entre condutores e isolantes elétricos.

   Durante o século XVIII as máquinas elétricas evoluem até chegar a um disco rotativo de vidro que é atritado a um isolante adequado. Uma descoberta importante foi o condensador, descoberto independentemente por Ewald Georg von Kleist e por Petrus van Musschenbroek. O condensador consistia em uma maquina armazenadora de cargas elétricas. Eram dois corpos condutores separados por um isolante delgado.

    Mas uma invenção importante, de uso prático foi o para-raios, feito por Benjamin Franklin. Ele disse que a eletrização de dois corpos atritados era a falta de um dos dois tipos de eletricidade em um dos corpos. esses dois tipos de eletricidade eram chamadas de eletricidade resinosa e vítrea.

No século XVIII foi feita a famosa experiência de Luigi Aloisio Galvani em que potenciais elétricos produziam contrações na perna de uma rã morta. Essa diferença foi atribuída por Alessandro Volta ao fazer contato entre dois metais a perna de uma outra rã morta. Essa experiência foi atribuída a sua invenção chamada de pilha voltaica. Ela consistia em um serie de discos de cobre e zinco alterados, separados por pedaços de papelão embebidos por água salgada.

     Com essa invenção, obteve-se pela primeira vez uma fonte de corrente elétrica estável. Por isso, as investigações sobre a corrente elétrica aumentaram cada vez mais.

   Depois de um tempo, são feitas as experiências de decomposição da água. Em 1802, Humphry Davy separa eletronicamente o sódio e potássio.

    Mesmo com a fama das pilhas de Volta, foram criadas pilhas mais eficientes. John Frederic Daniell inventou-as em 1836 na mesma época das pilhas de Georges Leclanché e a bateria recarregável de Raymond-Louis-Gaston Planté.

   O físico Hans Christian Örsted observa que um fio de corrente elétrica age sobre a agulha de uma bússola. Com isso, percebe-se que há uma ligação entre magnetismo e eletricidade.

Em 1831, Michael Faraday descobre que a variação na intensidade da corrente elétrica que percorre um circuito fechado induz uma corrente em uma bobina próxima. Uma corrente induzida também é observada ao se introduzir um ímã nessa bobina. Essa indução magnética teve uma imediata aplicação na geração de correntes elétricas. Uma bobina próxima a um imã que gira é um exemplo de um gerador de corrente elétrica alternada.

   Os geradores foram se aperfeiçoando até se tornarem as principais fontes de suprimento de eletricidade empregada principalmente na iluminação.

   Em 1875 é instalado um gerador em Gare du Nord, Paris, para ligar as lâmpadas de arco da estação. Foram feitas maquinas a vapor para movimentar os geradores, e estimulando a invenção de turbinas a vapor e turbinas para utilização de energia hidrelétrica. A primeira hidrelétrica foi instalada em 1886 junto as cataratas do Niágara.

   Para ocorrer a distribuição de energia, foram criados inicialmente condutores de ferro, depois os de cobre e finalmente, em 1850, já se fabricavam os fios cobertos por uma camada isolante de guta-percha vulcanizada, ou uma camada de pano.

   A Publicação do tratado sobre eletricidade e magnetismo, de James Clerk Maxwell, em 1873, representa um enorme avanço no estudo do eletromagnetismo. A luz passa a ser estendida como onda eletromagnética, uma onde que consiste de campos elétricos e magnéticos perpendiculares à direção de sua propagação.

   Heinrich Hertz, em suas experiências realizadas a partir de 1885, estuda as propriedades das onde eletromagnéticas geradas por uma bobina de indução; nessas experiências observa que se refletidas, refratadas e polarizadas, do mesmo modo que a luz. Com o trabalho de Hertz fica demonstrado que as ondas de radio e as de luz são ambas ondas eletromagnéticas, desse modo confirmando as teorias de Maxwell; as ondas de radio e as ondas luminosas diferem apenas na sua frequência.

   Hertz não explorou as possibilidades práticas abertas por suas experiências; mais de dez anos se passam, até Guglielmo Marconi utilizar as ondas de radio no seu telegrafo sem fio. A primeira mensagem de radio é transmitida através do Atlântico em 1901. Todas essas experiências vieram abrir novos caminhos para a progressiva utilização dos fenômenos elétricos sem praticamente todas as atividades do homem.

Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/HistoriaDaFisica/historiadaeletricidade.php