História da eletricidade: antecedentes e desenvolvimento desde sua origem - Ciência - 2023

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o História da eletricidade Pode ter como ponto de partida as obras do americano, político, cientista e inventor Benjamin Franklin, conhecido por ser um dos fundadores dos Estados Unidos. Entre seus trabalhos mais significativos para este campo estão suas descobertas sobre tempestades elétricas.

Por meio de um cometa com uma chave na ponta e manipulado por um fio de seda, ele pôde verificar em um dia de tempestade que a chave transmitia cargas elétricas ao fio de seda cujas fibras eram repelidas. Isso permitiu que ele desenvolvesse o pára-raios e sua teoria de que a eletricidade é um fluido único capaz de transferir carga de um corpo para outro através de uma descarga.

Gera-se também a partir dessa ideia, o conceito de forças opostas, a polaridade da eletricidade, estabelecendo que o fluido ou carga elétrica é transmitida de um pólo positivo para um pólo negativo.

Embora a relação tenha se mostrado inversa posteriormente, como o fluxo vai do pólo negativo para o positivo, essa teoria permitiu um progresso significativo no estudo e uso da eletricidade para fins práticos.

Antecedentes históricos da eletricidade

Antigo Egito

A civilização egípcia permanece em grande parte um enigma. Muitas são as descobertas que a ciência ainda não consegue explicar sobre esse povo tão avançado para a época.

No caso que nos preocupa, a ciência ainda não conseguiu encontrar uma explicação confiável para a famosa lâmpada Dendera. São baixos-relevos encontrados no Templo de Hathor, nos quais aparecem algumas imagens que sugeririam a hipótese de que os egípcios já sabiam sobre eletricidade e como poderiam aproveitá-la.

Segundo ufologistas e pseudocientistas, os egípcios desenvolveram lâmpadas elétricas com as quais podiam construir as pirâmides por dentro. Deve-se notar que, até hoje, não é explicado como os egípcios conseguiram trabalhar no escuro para realizar essas construções majestosas.

Porém, egiptólogos asseguram que essas "lâmpadas", que teriam uma estrutura semelhante à do tubo de Crookes (idealizado no século 19), eram na verdade a representação do deus Harsomtus.

O que foi verificado é que os egípcios estavam cientes dos choques elétricos e de como eles funcionavam. Isso se deveu a observações que fizeram sobre certos peixes que emitem eletricidade no Nilo.

Roma antiga

Cientistas romanos e naturistas como Plínio, o Velho ou Long Scribe relataram que as descargas de bagres tiveram um efeito entorpecente. Por isso, havia médicos que recomendavam aos pacientes com gota ou dor de cabeça que tocassem naqueles peixes pensando que sua secreção poderia curá-los.

Por sua vez, registra-se que, naquela época, eles já sabiam que tais descargas poderiam viajar por objetos eletricamente condutores.

Primeira metade do século 19

A partir da descoberta de Franklin, novas criações foram geradas que permitiriam ampliar o uso da eletricidade. Foi assim que no ano de 1800 o cientista italiano Alessandro Volta inventou a bateria elétrica, mostrando que o contato entre dois metais é capaz de gerar eletricidade.

Esta invenção apoiou fortemente o estudo do eletromagnetismo. Em 1820, Hans Christian Oersted foi capaz de deduzir a relação que existe entre eletricidade e eletromagnetismo. Usando uma agulha magnetizada, ele verificou como a direção da agulha poderia ser desviada pelo efeito de uma corrente elétrica. Com esta descoberta, André-Marie Ampère foi capaz de desenvolver ainda mais a lei do eletromagnetismo ou eletrodinâmica.

Graças à descoberta desta nova relação entre eletricidade e magnetismo, no ano seguinte, em 1821, o cientista britânico Michael Faraday fez o primeiro motor elétrico. Embora essa invenção inicial não tivesse nenhum propósito prático, ela ajudou a lançar as bases para o desenvolvimento de motores elétricos na posteridade.

Em 1826, através dos estudos da corrente elétrica, o matemático e físico alemão Georg Simon Ohm demonstrou a relação entre intensidade da corrente, força eletromotriz e resistência, que postulou como “lei de Ohm”.

Assim nasceu em 1834 o primeiro motor elétrico criado por Thomas Davenport. Uma de suas primeiras aplicações práticas foi a propulsão de um carro pequeno por uma rota circular. Os princípios desta invenção ainda são implementados em muitas máquinas hoje.

Corrente AC e DC

Os tipos de corrente, classificados em corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC), têm sido dois aspectos fundamentais para o uso da energia elétrica no mundo.

Por sua vez o corrente continua foi implementado desde o início do século 19 com a criação de baterias. Este tipo de corrente funciona com conexões projetadas especificamente para um pólo positivo e outro negativo e é transmitida em apenas uma direção. A tensão permanece constante e continuamente. Hoje é predominante em baterias, motores e metalurgia industrial.

o corrente alternadaEm vez disso, começou a ser amplamente implementado após a segunda metade do século XIX. É um tipo de corrente cujo fluxo é capaz de mudar de direção e funciona a partir de ciclos. Esta corrente permite a variação e regulação da tensão.

Começou a ser implementado ainda mais do que a corrente contínua porque permitiu, por um lado, ser produzido a partir de geradores e, por outro, percorrer longas distâncias sem os elevados custos e investimentos energéticos que a corrente contínua implicava. Grande parte da corrente alternada é usada hoje em residências, planejamento urbano, setores comerciais e empresariais.

Lei de Joule e eletricidade nas comunicações

Dentro de outros postulados relevantes, também se produz a lei de Joule, proposta por James Prescott Joule, propondo nela a relação entre o fluxo da corrente elétrica, a resistência e o calor que dela é gerado.

O estudo da eletricidade também influenciou outras áreas, como as comunicações. Dessa forma, em 1844 Samuel Morse introduziu o telégrafo elétrico, que tornava possível o envio de mensagens com o uso de um único cabo, já que os telégrafos anteriores exigiam múltiplos cabos para seu uso. Além disso, junto com seu amigo Alfred Vail (1807-1859), ele desenvolveu o código Morse reconhecido.

Segunda metade do século 19

Em 1860, James Clerk Maxwell apresentou uma das teorias mais revolucionárias para a física e também para o campo da eletricidade. Seus estudos sobre eletromagnetismo através da equação de Maxwell sugeriram que a luz era uma forma de radiação eletromagnética capaz de viajar através do espaço em forma de onda.

Isso abre o caminho para a inovação na luz. Em 1878, Joseph Swan fez a demonstração do que seria a primeira lâmpada incandescente.

No entanto, sua descoberta não teve possibilidade de uso comercial porque implementou uma haste de carbono com baixa resistência à eletricidade.

Foram os elementos usados por Thomas Edison em sua própria versão da lâmpada que permitiram o início da comercialização. Ele usava um filamento fino, mas de alta resistência, o que também permitiria um tamanho prático. Para o ano de 1879 conseguiu fazer um candeeiro com a duração de 40 horas e no mesmo ano requereu a patente da sua criação.

Usos para o público

Por sua vez, o engenheiro e empresário Charles Brush idealizou em 1879 um sistema com lâmpadas de arco, alimentadas por gerador. As lâmpadas de arco eram capazes de emitir a luz equivalente a quatro mil velas e superavam as conhecidas lâmpadas de arco do russo Pavel Yablochkov, criadas em 1875 e que haviam sido as mais conhecidas até então.

Graças à invenção de Charles Brush, a primeira iluminação pública foi feita em Cleveland, Ohio. Foi assim que Cleveland se tornou a primeira cidade iluminada por energia elétrica nos Estados Unidos. Em outras partes do mundo, como Paris e Inglaterra, alguma iluminação pública com lâmpadas de arco Yablochkov já havia sido implementada, em áreas ou ruas específicas.

A California Electric Light Company também nasceu. Inc, que foi listada como a primeira empresa elétrica a vender eletricidade. No início, tratava-se de dois geradores que alimentavam 21 lâmpadas de arco.

Usinas de energia

No final do século XIX, começaram a ser criados espaços e equipamentos específicos para a geração de corrente elétrica. Os primeiros projetos focavam em corrente contínua (DC).

Uma das primeiras usinas comerciais, a Pearl Street Power Station, foi construída por Thomas Edison em 1882 na cidade de Nova York. Funcionava em corrente contínua e alimentava cerca de 400 lâmpadas, atendendo também a 85 clientes.

Nesse mesmo ano, Edison também trabalhou na primeira usina hidrelétrica em Wisconsin. A transmissão em corrente contínua mais longa até hoje, cobrindo uma distância de 57 quilômetros de Miesbach a Munique, também foi realizada pelo engenheiro francês Marcel Deprez.

Porém, logo daria lugar à geração de corrente alternada. Em 1881, o inglês John Dixon Gibbs e o francês Lucien Gaulard construíram um transformador de corrente alternada, ideia que posteriormente venderiam a George Westinghouse, engenheiro e empresário amplamente interessado em corrente alternada.

Westinghouse também fundou a Westinghouse Electric Corporation, que desenvolveu uma ampla variedade de infraestruturas elétricas nos Estados Unidos e também era a principal rival da empresa de Thomas Edison.

Nikola Tesla trabalha

Nikola Tesla foi um engenheiro, inventor e futurista cujas descobertas impulsionaram o desenvolvimento de sistemas elétricos modernos. Entre suas principais contribuições está a bobina de tesla, criada em 1883. É um transformador que trabalhando com corrente alternada é capaz de produzir alta tensão, baixa corrente e alta frequência.

Em 1887, também desenvolveu o motor de indução, que se espalhou pela Europa e Estados Unidos. Ambas as invenções conferiram grandes vantagens para a transmissão de alta tensão em longas distâncias. Entre outras contribuições está a concepção do sistema polifásico para distribuição elétrica.

A ambição de Tesla perdurou até o final de seus dias e, embora muitas foram suas conquistas, ele também tinha ideias que não deram certo ou não encontraram financiamento para serem realizadas. Um dos mais conhecidos era seu sistema de telecomunicações sem fio, projeto em que o cientista queria transmitir mensagens para o outro lado do Oceano Atlântico.

Eletricidade no século 20

No início do século 20, a eletricidade continuou a se expandir comercialmente e também para uso público. Além disso, novos dispositivos foram desenvolvidos em versões elétricas.

Por exemplo, em 1902 o primeiro ar condicionado foi criado nas mãos de Willis Haviland Carrier e em 1908, Alva J. Fisher desenvolveu a primeira máquina de lavar elétrica comercial chamada "Thor".

Por outro lado, as descobertas não pararam. Em 1909, Robert Andrews Millikan realizou o experimento que nos permitiria conhecer a carga do elétron, que é a carga elétrica elementar.

Durante 1911, o físico holandês Heike Kamerlingh Onnes, descobriu o fenômeno da supercondutividade que ocorre em certos materiais onde a resistência elétrica desaparece.

Quanto ao desenvolvimento tecnológico, Vladimir Zworykin conseguiu criar os sistemas de transmissão de imagens que dariam lugar à televisão. Entre suas principais invenções estão o iconoscópio em 1923, o precursor das câmeras de televisão, e o tubo de raios catódicos em 1929.

No campo das ondas de rádio e estudos de frequências eletromagnéticas, está a invenção de Edwin Howard Armstrong da frequência modulada (FM) usada para o rádio hoje. Também em 1935, Robert Watson-Watt criou o radar implementando medição de distância de rádio.

Essa fase foi caracterizada por grandes processos movidos a energia elétrica, como o desenvolvimento de computadores. Entre as principais invenções para o desenvolvimento da eletrônica está o transistor, que seria implementado em uma variedade de eletrodomésticos a nível doméstico e industrial. A criação deste dispositivo é atribuída a Walter Houser Brattain, John Bardeen e William Bradford Shockley entre o final dos anos 1940 e o início dos anos 1950.

A energia nuclear

A produção de eletricidade também foi impulsionada por meio da energia nuclear. A partir dos anos cinquenta começou a se desenvolver em todo o mundo. Em 1951, a eletricidade foi gerada pela primeira vez a partir de um reator nuclear, conhecido como reator americano EBR-I.

Mais tarde, em 1954, uma rede elétrica foi conectada pela primeira vez a uma usina nuclear, sendo esta a usina de Obninsk na Rússia. Posteriormente, em 1956, foi colocada em operação a primeira usina nuclear para fins comerciais, em Sellafield.

No entanto, desde o final do século 20, começaram os movimentos contra o desenvolvimento da energia nuclear. Um dos principais motivos foi o acidente de Chernobyl em 1986.

Outros tipos de geração de energia

Entre as contribuições significativas para o desenvolvimento da energia elétrica neste século está o estudo da mecânica quântica, o que nos permitiria compreender os conceitos relacionados à energia fotoelétrica e ao funcionamento do mundo em escalas atômicas.

Albert Einstein foi um dos principais personagens para ajudar a entender essa teoria, pois fez contribuições aos estudos de Max Planck. Este foi um dos pilares que tem impulsionado o desenvolvimento da produção de eletricidade a partir da energia solar, hoje utilizada como fonte de produção ecológica.

Por outro lado, há também a geração de energia por meio de sistemas hidráulicos, implantados desde a década de 1980, época em que foi colocada em operação a primeira hidrelétrica em Northumberland, na Grã-Bretanha.

Atualmente é a principal fonte de energia renovável do mundo, embora não esteja isenta de gerar mudanças ambientais, já que para sua geração é necessária a realização de grandes obras que modifiquem significativamente as paisagens.

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