James Clerk Maxwell
Rádio, radar, televisão.... e hoje numerosos equipamentos funcionando através das ondas eletromagnéticas, que viajam através do espaço, e de acordo com o vai e vem das concepções da física, ora tendo como suporte o meio éter ora não precisando de nenhum meio suporte de propagação, viajando à velocidade da luz e à epoca segundo concepção de Huygens o éter. Foi um sutil matemático, físico e astrônomo escocês, James Clerk Maxwell, "físico dos físicos", o primeiro que demonstrou que as Ondas Eletromagnéticas se propagam realmente à velocidade da luz, descobrindo assim o segredo matemático do rádio, radar, televisão....
Nascido em Edimburgo e alí educado, foi sucessivamente professor de física no Marischal College de Aberdeen, professor de física e astronomia no King's College de Londres e, desde 1871, professor de física experimental em Cambridge, onde vigiou a construção do celebérrimo laboratório de Cavendish.
Desde cedo se manifestaram nele as inclinações científicas: aos 15 anos tinha escrito já uma monografia acerca de um método para traçar ovais cartesianos; e outra aos 18 acerca do equílibrio dos corpos elásticos.
Trabalhou em muitos campos da ciência; no da Astronomia, escrevendo em 1859, um ensaio para um concurso acerca da "estabilidade dos anéis de Saturno"; no da teoria cinética dos gases, postulando a impossível existência de "diabinhos acomodaticios", minúsculas criaturinhas encarregadas de abrir e fechar uma porta entre os recipientes de gás, com tal manha que todas as moléculas se congregassem em uma única câmara; no da termodinâmica, onde foi um dos primeiros a reconhecer o ngênio do americano Willard Gibbs; no do eletromagnetismo onde, após recolher o facho das mãos de FARADAY, o passou a HERTZ, LANDELL DE MOURA, MARCONI, DE FOREST...
Em 1873 foi publicado o grande TRATADO SOBRE ELETRICIDADE E O MAGNETISMO, (Treatise on Electricity and Magnetism), composto por MAXWELL.
O grande físico estabeleceu quatro equaçoes que descrevem o comportamento dos fenomenos eletromagnéticos, sendo um destes o da LUZ. Quando Maxwell compôs estas equações acabava de resolver o problema da velocidade da luz, tendo sido resolvido isto praticamente com a experiência de HIPPOLYTE LOUIS FIZEAU ) (1819-1896), enviando a um espelho um raio de luz por entre os dentes de uma roda em movimento e fazendo-o voltar atrás, cronometrando o tempo de percurso do raio de luz.
Uma das consequências da teoria de MAXWELL era de que se poderir emitir e receber energia em forma de ondas eletromagnéticas empregando ANTENAS.
Depois de Maxwell passaram se 23 anos até que HEINRICH HERTZ logrou produzir estas ondas.
Maxwell escreveu em inglês, salvo quando empregou a linguagem das matematicas puras.
"Teoria dinâmica do campo eletromagnético" ( A Dynamic Theory of the Electromagnetic Field ) publicou-se pela primeira vez em "Philosophical Transactions"(vol.155, pág.459: ano de 1865).
O fenomeno que primeiro salta à vista nas experiências magnéticas e elétricas é a ação recíproca mediante a qual os corpos que se encontram em certos estados fazem mover outros colocados a distância sensível.
Por conseguinte, a primeira coisa a fazer é determinar a grandeza e direção da força que atua entre os corpos. A dita força depende da posição relativa dos corpos e da condição elétrica ou magnética dos mesmos.
Daí que a primeira vista, pareça natural explicar os fatos postulando a existência de "certa coisa" que em cada corpo está em movimento ou em repouso. Essa "certa coisa" que constitui o estado magnético ou elétrico do corpo, é capaz de agir a distância, de acôrdo com leis matemáticas.
Desta maneira se formaram as teorias matemáticas da eletricidade estática, do magnetismo, da ação mecânica entre condutores e da indução de correntes. As ditas teorias não têm em conta, expressamente, o meio circundante. Postulam a existência de partículas dotadas de propriedades de atuar umas sobre as outras, a distância, mediante atração e a repulsão.
O Sr. W.Weber considerou necessário postular, além disso, que a força que atua entre as particulas elétricas depende também das velocidades relativas desta.
As dificuldades mecânicas que implica tal teoria impedem-me de considerá-la essencial e definitiva: mas pode ser útil.
Por isso preferi procurar por outro lado a explicação dos fatos, supondo que são produzidos por ações que se desenvolvem tanto no meio que os rodeia como nos corpos excitados.
A teoria que proponho pode chamar-se, pois, Teoria do Campo Eletromagnético, por que se refere ao espaço vizinho aos corpos elétricos ou magnéticos. Também poderia chamar-se Dinâmica , porque postula que ha matéria movel - que produz os fenômenos eletromagnéticos observados - no espaço citado.
O campo eletromagnético é a parte do espaço que contém corpos em condições elétricas ou magnéticas e os rodeia. Pode estar cheio de qualquer espécie de matéria ou vazio de matéria, como no caso do <vácuo> á sempre matéria suficiente para receber as ondulações da luz e do calor e transmiti-las. O que ondula é uma substância etérea, não a matéria pesada, cuja presença não faz mais do que modificar até certo ponto o movimento do éter.
Dos fenômenos da luz e do calor extraímos informações que nos fornecem algumas razões para acreditar na existência de um meio que penetra em tudo, dotado de densidade, ainda que escassa, real e capaz de ser posto em movimento e de transmitir o movimento de uma parte a outra com velocidade finita ainda que grande. As partes do dito meio devem estar conectadas entre si de tal maneira que o movimento de cada uma delas dependa do movimento das restantes.
Ao mesmo tempo, tais conexões devem ter certa elasticidade, pois a comunicação do movimento não é instantânea, mas leva algum tempo.
Portanto, o ambiente é capaz de receber e armazenar duas espécies de energia, a saber, a energia "atual" que depende do movimento das suas partes e a energia "potencial", que consiste no trabalho realizado para voltar a sua posição primitiva, em virtude da elasticidade. A propagação das ondas consiste na contínua e alternada transformação de uma das citadas duas formas de energia em outra.
Em qualquer momento a soma de energia do ambiente se divide em duas partes iguais, de modo que a metade é energia de movimento e a outra metade repulsão elástica.
Conforme a teoria que me proponho explicar, a força eletromotriz, a qual produzirá corrente, ou calor, ou alterará um corpo - é a forca que entra em jogo durante a comunicação de movimento de uma parte do meio a outra. Mas quando a força eletromotriz atua sobre uma substância dielétrica, como o vidro, o enxofre ou o ar, produz um estado de polarização, pelo qual entendemos um estado em que cada partícula tem os seus polos contrários em condições opostas.
Podemos imaginar que numa substância dielétrica em que atua a força eletromotriz, a eletricidade se desloca em cada molécula.
Um lado eletriza-se positiva e outro negativamente. Mas a eletricidade permanece inteiramente unida à molécula e não passa duma molécula para outra. O efeito dessa ação em toda a massa consiste em produzir um deslocamento geral de eletricidade em determinada direção. Esse deslocamento não chega a ser corrente porque, ao chegar a certo valor, torna-se constante. Mas é início de uma certa corrente.
Segundo nossa teoria a delocação elétrica é uma espécie de repulsão elástica à açao da força eletromotriz. É semelhante ao que acontece nas máquinas e estruturas, por falta de perfeita rigidez nas conexões. O dito fenômeno que se manifesta em quase todas as substâncias dielétricas sólidas, dá origem à carga residual da garrafa de LEYDEN e a vários fenômenos dos cabos elétricos.
Parece, pois, que certos fenômenos da eletricidade e do magnetismo nos levam as mesmas conclusões da ÓTICA ou seja:
Existe um meio etéreo que penetra todos os corpos e que só se modifica até certo grau pela presença deles.
As partes desse meio são capazes de ser postas em movimento pelas correntes elétricas e pelos imãs.
O dito movimento comunica-se de uma parte do meio a outra, em virtude de forças que provém das conexões dessas partes.
Sob a ação dessas forças produz-se uma certa repulsão que depende da elasticidade dessas conexões.
Por conseguinte, no ambiente pode existir energia em duas formas diferentes. Uma destas é a energia atual de movimento das suas partes; a outra é a energia potencial armazenada nas conexões em virtude da elasticidade das mesmas. Assim, pois, chegamos à concepção dum mecânismo complicado, capaz de grande variedade de movimentos; mas, ao mesmo tempo, submetido às leis gerais da dinâmica. Deve ser-nos possível apurar todas as consequências do seu movimento, assim como conhecer a forma da relação entre os movimentos das partes. A chave nos é dada pela indução duma corrente por outra e a ação mecânica entre condutores que transportam correntes.
HELMHOLTZ e THOMSON [Lord KELVIN] ,deduziram da ação mecânica das correntes o fenômeno da indução delas. Por minha parte, segui a ordem inversa, deduzindo das leis da indução a ação mecânica. A seguir descrevo os métodos experimentais que determinam os valores L,M,N, de que dependem esses fenômenos.
Depois aplico à exploração de um campo eletromagnético com um imã os fenômenos da indução e atração das correntes. Faço ver a distribuição da suas superfícies magnéticas equipotenciais que cortam perpendicularmente as linhas de força. Com o intento de tornar os ditos resultados susceptíveis de cálculo simbólico, exprimo-os depois na forma de equações gerais do campo eletromagnético. As ditas equações chegam a um total de 20; implicando vinte quantidades variáveis, tais como o deslocamento elétrico, a força eletromotriz, a tensão de uma corrente e o seu efeito eletromagnético e a eletricidade livre.
Depois explico, em função dos citados valores, a energia intrinseca do campo eletromagnético. Esta depende em parte da sua polarização elétrica em cada um de seus pontos. Partindo disto, determino a força mecânica que atua em primeiro lugar sobre um condutor móvel que leva corrente elétrica; em segundo lugar, sobre um polo magnético; e em terceiro lugar, sobre um corpo eletrizado. O resultado final, a saber, a força mecânica que atua sobre um corpo eletrizado, dá origema um método independente para medições elétricas. Baseia-se nos efeitos eletrostáticos. A relação mútua das unidades de medida depende daquilo que chamei "elasticidade elétrica" do meio. É esta uma velocidade que foi determinada experimentalmente pelos senhores Weber e Kohlrausch.
Em seguida faço ver como se calcula a capacidade eletrostática um condensador e a capacidade indutiva específica de uma substância dielétrica. Em continuação aplicam-se as equações gerais ao caso de uma perturbação eletromagnética que se propaga através de um campo condutor. Demonstra-se que as únicas perturbações que se podem propagar assim são as perpendiculares à direção da propagação. A velocidade de propagação é a velocidade <v> que se baseia em experiências como as de Weber. Expressa o número de unidades eletrostáticas de eletricidade que contém uma unidade eletromagnética.
A velocidade aproxima-se tanto à da LUZ que, segundo parece, temos poderosas razões para supor que a própria luz (incluindo o calor radiante e outras radiações que houver) É UMA PERTURBAÇÃO ELETROMAGNÉTICA em forma de ondas, que se propaga através do campo eletromagnético, de acordo com as leis do eletromagnetismo.
Fonte: members.tripod.com
James Clerk Maxwell
Nasceu em Edimburgo (Escócia) em 13 de novembro de1831 e morreu em Cambridge em 5 de novembro de 1879.
Seu trabalho foi revolucionário tanto no campo do eletromagnetismo como também na teoria cinética dos gases.
Depois de se graduar em matemática no Trinity College (Cambridge - 1854) ele se tornou professor no Marischal College em Aberdeen (1856) e no King's College em Londres (1860).
Uma das primeiras contribuições de Maxwell para a ciência foi no estudo dos anéis de Saturno, demonstrando que eles eram formados por pequenas partículas de material sólido.
Elaborou as equações gerais do campo elétrico e desenvolveu a teoria eletromagnética da luz que possibiltou posteriormente a descoberta das ondas de rádio.
O trabalho seguinte de Maxwell foi no estudo das partículas de gases em movimento rápido.
Tratando o fenômeno estatisticamente ele foi capaz de formular em 1866, independentemente de Boltzmann, a teoria cinética dos gases.
Mas, o trabalho mais importante de Maxwell foi na formulação matemática das teorias de Michael Faraday sobre as linhas de força magnéticas e a eletricidade realizadas entre 1864 e 1873.
Ele demonstrou que poucas fórmulas, relativamente simples, podiam expressar a relação entre campos elétricos e magnéticas e a sua relação de natureza.
Em outras palavras, ele demonstrou que uma carga oscilante produz um campo eletromagnético.
Suas quatro equações diferenciais parciais foram reveladas pela primeira vez em 1873 tendo sido desde então conhecidas como as "equações de Maxwell".
Maxwell também calculou a velocidade de propagação de um campo eletromagnético, mostrando que ela é aproximadamente igual a velocidade da luz.
A partir disso ele propôs que a luz seria também a manifestação de um fenômeno eletromagnético.
Como as cargas elétricas podem oscilar em qualquer freqüência ele concluiu que a luz visível forma apenas uma pequena parte do espectro das possíveis formas de radiação eletromagnética.
Mais tarde, em 1888, Heinrich Hertz descobriu as ondas eletromagnéticas na prática.
Fonte: www.eletronicatotal.com.br
