Electricidade e Magnetismo

Este instrumento conhecido por agulha de Oersted funciona simultaneamente como agulha de declinação e de inclinação. Este tipo de agulha magnética é móvel em torno de um eixo de rotação vertical e/ou horizontal, que por sua vez está ligado a um dispositivo em forma de U, que se encontra na parte superior de um pé, em metal. Nos terminais do dispositivo referido existem botões ou (bornes), a que se pode ligar fios eléctricos que conduzem a corrente eléctrica proveniente de um gerador. A corrente eléctrica proveniente do gerador cria à sua volta um campo magnético e este, por sua vez, provoca movimentos na agulha magnética. Este instrumento simples é utilizado na experiência de Oersted e pode exercer uma função semelhante á de um galvanómetro.

Fabricado em Leybold, na Alemanha. O aparelho é composto por dois pés em vidro, cujas extremidades são em latão e assenta numa base em metal. Na parte superior dos pés, estão encaixadas duas hastes metálicas; uma das hastes termina num disco e a outra numa ponta. A haste metálica que termina em disco está colocada em frente da haste que termina em ponta. Este instrumento permite distinguir duas espécies diferentes de electricidade - a electricidade positiva que passa facilmente da ponta para o disco e a negativa que passa do disco para a ponta.

Este dispositivo foi idealizado pelo químico inglês Humphry Davy entre 1778 e 1829. No arco voltaico a carvão, os dois eléctrodos de carbono são postos em contacto e de seguida são ligeiramente afastados. Uma corrente eléctrica intensa aquece os eléctrodos no ponto de contacto. Quando se separam os eléctrodos, o fluxo continua através do vapor de carbono que os envolve, formando um arco luminoso (corrente de ar quente que se eleva e toma a forma de arco). Hoje, é utilizado para soldagem, corte a plasma e em lâmpadas de arco voltaico.

Aparelho construído por Coulomb, em 1784. Apresenta uma altura de um metro e é constituído por um tubo cilíndrico assente noutro cilindro oco mais longo, ambos em vidro. No topo existe um micrómetro e um sistema de fixação um fio de prata. Este passa pelo interior de um tubo mais estreito e sustenta na extremidade um peso e um braço horizontal. Numa das extremidades deste braço existe uma bola de medula de sebugueiro com 5mm de diâmetro e na outra, um disco de papel que tem a função de fazer o equilíbrio do braço e de reduzir as oscilações deste. Existe ainda outro fio que suporta outra bola idêntica á primeira referida e que está fixa e presa a um fio a um fio que passa por um cilindro inferior há uma escala graduada. O “zero” do aparelho é obtido alinhando visualmente o primeiro fio com o zero da escala graduada e rodando o micrómetro. As duas esferas devem ficar em contacto. Este instrumento permite fazer a verificação experimental da lei que quantifica as interacções entre cargas eléctricas.

George Adams foi o criador desta magnifica Bússola montada sobre uma chapa quadrada de latão. No seu interior existe uma circunferência graduada e no centro desta, um espigão onde está apoiada uma agulha magnética. O conjunto está fechado por uma tampa de vidro. A rosa - dos - ventos e a agulha magnética encontram-se no interior de uma caixa de base circular e indica 32 direcções, destacando – se as dos quatro pontos cardeais; o norte é assinalado por uma flor-de-lis.

Instrumento constituído por William Gilbert, em 1690. Faz parte da sua constituição um transferidor em alumínio que está fixo verticalmente a haste maior de um suporte em latão e uma segunda haste paralela à primeira formando um "U". Entre as duas hastes encontra-se uma agulha magnética que roda num eixo horizontal; as posições vertical e horizontal da agulha são avaliadas por uma escala graduada em graus. O conjunto assenta numa base circular em madeira. Com este dispositivo é possível determinar um meridiano magnético e a inclinação magnética, bastando para isso medir o desvio da agulha magnética provocado pela corrente eléctrica criada junto dela.

Instrumento inventado na década 20 por Les D'Emile Deyrolle. É constituído por uma lâmina de vidro e por dois pratos de cobre dispostos simetricamente e isolados (estes podem deslocar-se paralelamente à base do aparelho). Este aparelho permite detectar a presença de cargas eléctricas geradas por indução.

Máquina eléctrica de influência muito sensível e extremamente simples que foi idealizada por Volta em 1775. É constituída por uma base circular, cujo material é resina fundida que está aplicada sobre um molde de madeira ou de latão e, ainda, por um disco condutor de Ø inferior ao Ø da base aonde está assente. Do centro da base, eleva-se um tubo ou cabo isolante em vidro. A resina da base ao ser electrizada por uma pele de gato adquire carga negativa. Colocando sobre a mesma um disco condutor, este será electrizado por influência. As cargas positivas da face que está em contacto com a resina repelem as cargas negativas para a outra face. Tocando nesta última com o dedo, a carga negativa é expelida para a Terra e o disco fica carregado positivamente. Este instrumento além de servir para produzir electricidade estática e gerar faíscas eléctricas permite mostrar a electrização de condutores.

Instrumento inventado pelo físico francês Eleuthère Elie Nicolas Mascart (1837-1908), no século XIX. Este dispositivo está colocado dentro de um recipiente cilíndrico, em bronze. Apresenta quatro janelas pequenas e rectangulares que funcionam como os quadrantes do instrumento e uma outra janela pequena e circular que corresponde ao espelho. É utilizado para medir cargas eléctricas.

Os electroscópios são, como o nome indica, instrumentos destinados a denunciar se um corpo está ou não electrizado e qual a natureza da sua carga eléctrica. A peça essencial deste instrumento são duas folhas F e F’, de ouro ou de alumínio, suspensas duma haste metálica A, que termina exteriormente por um botão esférico E ou um prato circular, ficando tudo isolado dentro duma caixa ou duma campânula de vidro C, assente numa base metálica B em comunicação com a Terra, na qual base estão fixas duas varetas metálicas D e D’. É conveniente pôr dentro do electroscópio uma cápsula com cloreto de cálcio fundido, para absorver a humidade. Tocando o botão E do electroscópio com um corpo electrizado, parte da electricidade deste comunica-se ao botão, haste e folhas, que logo divergem e só voltam à posição primitiva de contacto, quando por qualquer meio lhe tiramos a electricidade comunicada. Se o desvio for excessivo, as folhas tocam nas esferas, que em encimam as varetas metálicas D e D’ e a electricidade perde-se para a Terra. Comunicada ao electroscópio uma carga de nome conhecido, se dele aproximamos um corpo com electricidade do mesmo nome, o desvio das folhas aumenta; se o corpo está carregado de electricidade contrária, as folhas aproximam-se.

A esfera oca de Coulomb com duas calotes foi constituída em 1864. É um instrumento constituído por uma esfera metálica de latão, isolada por dois hemisférios ocos, com pegas isolantes que cobrem inteiramente a esfera. A esfera está montada num suporte isolante que por sua vez assenta numa base circular de madeira e latão. Destina-se a testar a capacidade de um condutor e a verificar que esta aumenta com a proximidade de outro condutor (método da condensação).

Este instrumento mostra como as correntes de Foucault, provocadas pela passagem da corrente eléctrica em bobinas, fazem o pêndulo ser freado ao passar por entre elas. Uma placa metálica oscilando entre os dois pólos de um electroíman, gera uma variação do fluxo magnético através da placa. Essa variação do fluxo magnético através da placa fará, de acordo com a lei de indução de Faraday, surgir o aparecimento de uma corrente eléctrica na própria placa. Estas correntes induzidas, que aparecem em circuitos fechados que oscilam em um plano perpendicular a um campo magnético são chamadas de corrente de Foucault, ou correntes parasitárias. Esta corrente, por sua vez, também gerá um campo magnético que se opõe ao campo magnético indutor (lei de Lenz), fazendo a placa parar de oscilar em pouco tempo.

Dispositivo inventado por Michael Faraday (1791-1867). É constituído por uma tela metálica cilíndrica e por uma base isolada em acrílico. Presa à tela existe um fio de nylon, onde estão suspensas pequenas bolas de esferovite. Quando a gaiola é electrizada, as bolas que se encontram do lado de fora repelem-se e as bolas que estão na parte interna permanecem em repouso, o que comprova o efeito de blindagem electrostática. Este efeito é muito utilizado na protecção de aparelhos eléctricos e electrónicos porque permite minimizar todos os efeitos perturbadores externos. Além de servir para provar que os condutores carregados se electrizam apenas na superfície externa, é utilizado em sistemas de para-raios.

Aparelho de demonstração que pode ser utilizado como magnétometro ou como Galvanómetro de demonstração permitindo explicar a variação de sensibilidade, as oscilações amortecidas, o galvanómetor diferencial, etc. Possui um anel em cobre semelhante ao de uma bussóla das tangentes e está apoiado num tripé.

É constituído por um sistema estático, duas agulhas paralelas com o mesmo grau de magnetização e com pólos orientados simetricamente, de forma a anular a acção do campo magnético terrestre – suspenso por um fio de seda muito fino, ligado por um parafuso à fonte superior de uma estrutura de varetas de latão. A agulha inferior encontra-se no interior de um multiplicador de Scheweigger vertical, cujo fio condutor comunica com os ligadores metálicos existentes na base do galvanómetro, e onde é ligado o circuito cuja corrente se pretende determinar. Sobre o multiplicador está fixa um limbo circular graduado, de metal, com a linha 0º – 180 paralela à direcção dos fios condutores. Todo o conjunto se encontra sobre uma placa metálica com três parafusos de nivelamento, que se pode fazer girar horizontalmente no inicio das medidas, orientando a linha 0º – 180º paralelamente à agulha superior. Na presença de uma corrente, o sistema estático é desviado fazendo-se a leitura da posição ocupada pela agulha superior ou recorrendo a métodos ópticos. Neste caso um pequeno espelho circular solidário com o fio de suspensão das agulhas é iluminado com um feixe de luz que se reflecte directamente sobre uma escala; qualquer rotação do fio desvia a luz reflectida e a leitura desse desvio pode ser feita com o auxílio de uma lamela. A altura das agulhas é ajustada pelo parafuso superior, fazendo-as girar livremente ou aproximando-as sobre o limbo quando não está a ser utilizado.

Este dispositivo foi inventado, pelo holandês Pedro Van’ Musschenbroek na cidade de Leyden, em 1745. A sua forma original era a de uma garrafa com água no interior. Tinha um fio a servir de terminal interior sendo o terminal exterior a mão do experimentador. Actualmente aperfeiçoada constitui a invenção precursora de uma das mais importantes peças utilizadas em circuitos; os condensadores. Com a garrafa inventada por Musschenbroek é possível armazenar quantidades de cargas eléctricas suficientes que permitam produzir fortes faíscas eléctricas.

Construído por William Dugood, em 1751. Não é mais do que um pedaço de magnetite talhada em forma de esfera e que apresenta uma faixa preta as suas regiões hemisféricas: norte e sul. Em contacto com cada um dos hemisférios existem duas peças polares, onde esta suspensa uma peça em aço de forma triangular, que e atraída por um magnete. No vértice inferior do triângulo podem-se suspendes diferentes pesos. Na base do suporte, por baixo do magnete, existe uma almofada que amortece o impacto resultante da queda do corpo suspenso do magnete. Este dispositivo permite calcular a força de ruptura provocada por corpos de pesos diferentes quando se desprendem do magnete que as sustenta.

Instrumento inventado em 1837 pelo cientista norte-americano Samuel Finley Breese Morse (1791-1872). Este aparelho consiste na abertura e fecho de um interruptor metálico que faz parte de um circuito eléctrico. Fechando o interruptor flui no circuito uma corrente eléctrica. Um ponteiro integrado traça numa fita de papel pontos e traços representativos do alfabeto e de outros sinais gráficos, sinais estes que formam mensagens que podem ser transmitidas a pontos distantes.

Máquina electrostática inventada por Jesse Ramsden ente 1735 e 1800. Este aparelho é constituído por um disco de vidro, que tem acoplado a si quatro almofadas montadas em superfícies verticais para amortecer o atrito, e por colectores de carga ligados a uma estrutura de condutores isolados. Funciona como um gerador mecânico de electricidade de alta tensão que visa produzir electricidade por atrito.

É uma máquina electrostática construída por James Winshurts, em 1882 . Este aparelho possui dois discos de material acrílico, posicionados no mesmo eixo e muito próximos um do outro. Os discos giram em sentidos opostos sempre que o eixo é accionado por uma manivela. A direcção da manivela deve ser compatível com a direcção dos ponteiros do relógio que lhe está associado. Este dispositivo destina-se a separar cargas eléctricas geradas por indução, devido á alta tensão estabelecida entre os seus terminais esféricos. As cargas eléctricas acumuladas nesses terminais, por descarga, produzem faíscas eléctricas.

Instrumento inventado por Ferdinand Carré, em 1859. É constituído por dois discos (um de ebonite e outro de vidro) que giram em sentido contrário, por acção de uma manivela que comunica com uma corda enrolada na gola de duas roldanas. Na extremidade do prato do disco de ebonite, encontram-se dois pentes com o mesmo diâmetro dos pentes que estão em comunicação com os condutores. Para se carregar esta máquina eléctrica, os condutores devem ser afastados. O prato do disco de vidro electriza-se positivamente devido ao atrito causado pelo prato do disco de ebonite que se encontra sobre o pente inferior. Esta máquina produz electricidade de tensão elevada.

É constituída por quatro condutores circulares formados por lâminas de cobre sobrepostas; diversos condutores rectilíneos e um condutor formado por um fio de cobre; dois cilindros electrodinâmicos e um multiplicador. É utilizada em experiências onde a acção de correntes voltaicas permite evidenciar o comportamento de condutores percorridos por correntes e, ainda, na detecção de campos magnéticos criados por correntes eléctricas.

Instrumento descoberto em simultâneo pelo alemão Ludtge e pelo americano Hughes, em 1878. É uma caixa com pequenas esferas de carvão que estão dispostas entre duas chapas met?licas. Em série com as chapas metálicas, existe um receptor e uma bateria de 6 volt. Quando se fala junto ao bucal do dispositivo, as pequenas esferas de carvão são sacudidas, assim como os numerosos contactos existentes entre elas. Este facto provoca uma resistência à passagem da corrente eléctrica. Este dispositivo transforma as vibrações mecânicas de uma membrana em fenómenos electrodinâmicos, eléctricos, etc, ou seja, transforma as ondas acústicas em sinais eléctricos (a transdução).

Em 1821 Michael Faraday (1791-1867) criou um instrumento científico capaz de demonstrar que a presença de um corrente eléctrica junto de um íman fixo cria neste um movimento de rotação e vice-versa, ou seja, um íman em movimento gera à sua volta uma corrente eléctrica. É constituído por um tubo de material de vidro ou acrílico e tem dois tampões de cortiça a vedar os extremos. Pelo tampão inferior penetra um íman cilíndrico e pelo centro do tampão superior passa um gancho ou argola. Nesse gancho está suspenso um fio de platina ou de níquel-cromo cuja extremidade inferior mergulha no mercúrio colocado no tubo.

É utilizado na produção de descargas eléctricas. É um instrumento formado por duas varas em forma de arco, em latão, e que terminam por bolas do mesmo metal. As varas estão dispostas como os braços de um compasso. Emprega-se para produzir descarga eléctrica. É um instrumento formado por dois arcos de latão terminados por bolas do mesmo metal e reunido por uma charneira como as varas de um compasso.

Foi inventada pelo físico britânico John Frederick Daniell (1790-1845), no ano de 1836. É constituída por dois eléctrodos: um de cobre e um de zinco imersos em semi-células contendo soluções onde estão presentes os iões (Cu2+ e Zn2+) e por uma ponte salina estabelecida entre as duas semi-células. O seu funcionamento é semelhante ao da pilha de Volta uma vez que possuem os mesmos eléctrodos. As únicas diferenças são que nesta pilha os eléctrodos estão em compartimentos separados e existe uma ponte salina entre as semi-células responsável pelo estabelecimento do circuito eléctrico.

Esta pilha de Volta é feita a partir de camadas alternadas de discos de ferro, de tecido e de cobre. Quando a pilha é mergulhada, durante pouco tempo, numa solução salina, o tecido absorve e retém a solução salina, e a pilha é activada. A pilha produz uma voltagem de, aproximadamente, 0.2 volts. Cada secção de ferro - tecido - cobre tem uma pequena voltagem a atravessá-la, e todas as secções juntas resultam numa voltagem bastante maior.

Dispositivo inventado por Samuel Christie, em 1833, mas, descrito 10 anos mais tarde por Charles Wheatstone. Este dispositivo não é mais do que um circuito composto por uma fonte de tensão, por um galvanómetro e por uma rede de 4 condutores, tendo três deles resistências. Para determinar a resistência do condutor desconhecido, os outros três terão de estar ajustados e equilibrados de modo a que a corrente eléctrica no galvanómetro atinja zero.

Instrumento inventado pelo cientista britânico Charles Wheatstone, por volta de 1844. É formado por um enrolamento de cobre sobre o qual se move um cursor comandado por um botão indicador. A conexão ao circuito é feita ligando um dos pólos ao enrolamento e o outro ao cursor. Girando o botão, o cursor move-se sobre o enrolamento variando o seu comprimento e, por conseguinte, diminuindo a intensidade da corrente no circuito. Este aparelho é utilizado para variar a resistência num circuito eléctrico de forma a aumentar ou a diminuir a intensidade da corrente no circuito, conforme o desejado.

Dispositivo inventado por Peter Barlow, em 1806. Este aparelho é essencialmente constituído por um disco metálico que gira em torno do seu eixo, devido à acção de um campo magnético aplicado. O eixo está apoiado numa base de madeira, onde se encontra um íman em forma de ferradura colocado horizontalmente. Entre os pólos do íman existe uma ranhura,onde está instalado um dispositivo que contém mercúrio. Com a sua utilização é possivel obter energia mecânica á custa de um campo magnético e de um campo eléctrico aplicado.

É um sistema de correntes circulares infinitamente pequenas e infinitamente próximas umas das outras. Um feixe de minúsculos solenóides justapostos longitudinalmente constitui uma espécie de íman. As propriedades magnéticas dos solenóides são semelhantes ás dos ímanes. Verifica-se que, dois solenóides influenciam-se mutuamente exercendo forças de atracção ou de repulsão consoante a proximidade dos seus pólos norte e sul. Este dispositivo permite explicar as propriedades magnéticas dos ímanes tendo como base as correntes circulares geradas nas suas moléculas.

Em 1832, Samuel Morse desenvolveu um sistema telegráfico que utilizava a energia eléctrica para transmitir sinais à distância. O código inventado por Morse para a transmissão era constituido por pontos e traços. Este modelo escolar funciona com 2 pilhas que alimentam o circuito eléctrico, e possui um mecanismo de relojoaria que permite o desenrolar da fita de papel.

Instrumento inventado por Nikola Tesla por volta de 1890. É constituído por um transformador com núcleo do ar, uma bobina primária se 12 espiras de fio grosso, que pode ter as seguintes formas: cilíndrica, plana ou cónica. O circuito secundário é formado por uma bobina secundária cilíndrica de mil espiras que está montada sobre uma bobina primária que apresenta uma capacidade que é igual à capacidade de um terminal montado no topo da bobina. Os circuitos primário e secundário estão ajustados de forma a possuírem a mesma frequência (faixa de 50 a 500 Khz). Este tipo de transformador tem uma voltagem de cerca de 150 kV, mas existem outros com uma voltagem de 1,5 MV ou superior. É utilizado em transmissores de rádio, em dispositivos de electroterapia e em geradores de alta tensão. Actualmente, a sua aplicação é em experiências de electricidade que exigem altas tensões e onde se geram faíscas eléctricas que podem atingir vários metros de comprimento.

Aparelho formado por um vaso que comunica com um tubo cilíndrico, tubo que termina numa peça em latão que tem uma tampa roscada. No interior do vaso, existem dois eléctrodos que estão ligados por fios condutores a uma pilha eléctrica. Se o recipiente for cheio de água acidulada e de seguida hermeticamente fechado, a passagem da corrente eléctrica provoca a electrólise da água. As paredes de vidro do voltímetro são bastante espessas para puderem suportar essas pressões interiores elevadas. É usado para executar a electrólise da água (decomposição da água nos seus componentes por acção da corrente eléctrica).

Instrumento constituído por duas bobinas que estão integradas num circuito eléctrico. Uma das bobinas está ligada em série com o circuito e a outra está ligada em paralelo. Quando a corrente passa na bobina montada em série há a produção de um toque, o qual é propocional á passagem da corrente. É um aparelho que transforma energia eléctrica noutra forma de energia e que mostra a potência dissipada por efeito de Joule num circuito eléctrico.