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Michael Faraday: um verdadeiro herói científico por trás do eletromagnetismo

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Sem o trabalho de Michael Faraday, não teríamos Teslas ou quase qualquer coisa mecânica moderna para esse assunto. O trabalho e a invenção de Faraday no reino da eletricidade mudaram o mundo para sempre.

Faraday é o inventor da eletrólise, balões, motores elétricos, geradores, dínamos e muito mais. Se você não conhecesse o trabalho de Faraday, poderia pelo menos reconhecê-lo da jaula que guarda seu homônimo, a jaula de Faraday.

Ele foi um cientista britânico muito influente que em parte transformou a eletricidade em algo que poderia ser aproveitado para o trabalho. Ele foi um notável químico e físico em sua própria época, que criou um corpo substancial de trabalho e experimentos que, em última análise, nos levaram à compreensão moderna do eletromagnetismo.

Para compreender a magnitude do intelecto e das realizações de Michael Faraday, vamos dar uma olhada em sua vida e obra.

A propósito, você sabia que Albert Einstein realmente mantinha fotos de três cientistas em seu escritório? Isaac Newton, James Clerk Maxwell e, sim, você adivinhou, Michael Faraday.

Onde tudo começou para Faraday

Michael Faraday nasceu no dia 22 de setembro de 1791 em uma família relativamente pobre na vila rural de Newington, Surrey. Newington mais tarde seria absorvido pelo sul de Londres. Seu pai era um ferreiro que havia se mudado do norte da Inglaterra em busca de trabalho no início de 1791.

Sua mãe era uma humilde camponesa que apoiou emocionalmente a família durante a difícil educação. Michael era um dos quatro filhos que às vezes achava difícil conseguir o suficiente para comer. O pai ficava frequentemente doente e incapaz de trabalhar. Um suprimento constante de comida estava longe de ser fácil para a família Faraday.

Michael Faraday contaria mais tarde em sua vida como ele ganhou um pão que teve que durar uma semana inteira. E você acha que entendeu mal ?! Sua família pertencia a uma pequena seita cristã. Essa seita forneceu apoio espiritual e emocional substancial ao longo de sua vida.

Quando criança, Faraday agarrou-se à curiosidade para sobreviver, nunca deixando de lado sua necessidade infantil de entender o porquê e o desejo de entender mais sobre como as coisas funcionam.Uma história que lembra muitos engenheiros.

Curiosamente, sua educação inicial foi muito rudimentar. Ele recebeu apenas o básico, como aprender a ler, escrever e cifrar na Escola Dominical local. Sua primeira ocupação foi entregando jornais para um livreiro e encadernador local. Aos 14 anos, ele até começou um aprendizado com ele, que ele seguiria pelos próximos 7 anos.

Faraday era diferente de seus colegas aprendizes, no entanto. Faraday gastaria tempo para realmente ler alguns dos livros que estava encadernando. Michael contaria que um artigo específico sobre eletricidade na terceira edição da Encyclopedia Brittanica iria prender sua imaginação. Ele também foi fortemente influenciado pelo livroConversas sobre Química por Jane Marcet.

Faraday até mesmo começaria a experimentar nesta tenra idade. Na verdade, ele construiu uma pilha voltaica fraca através da qual realizaria experimentos domésticos em eletroquímica.

E assim foi, usando sua educação relativamente humilde, que Faraday se autodidatasse e se tornasse um dos maiores cientistas do mundo.

Quando ficou muito mais velho, assistiu regularmente a palestras de Sir Humphry Davy, um químico que isolava vários elementos, como potássio e sódio.

Faraday sentou-se absorvido por todo o evento e fez anotações meticulosas.

Tão completos eram, de fato, que ele até enviou a Davy um documento de 300 páginas para servir de notas oficiais para as palestras. Ele também tomou a liberdade de acompanhar isso com uma carta pedindo emprego.

"Não pergunte, não entenda" nós respeitamos esse Sr. Faraday.

Davy ficou claramente impressionado, mas prontamente e gentilmente rejeitou o jovem Faraday, pois ele atualmente não tinha vagas em aberto. Ele não se esqueceu do jovem, porém. Assim que um de seus assistentes foi demitido por briga, ele rapidamente ofereceu o cargo a Michael.

Ele, é claro, agarrou a oportunidade e se viu na invejável posição de auxiliar e aprender Química com um dos maiores praticantes da época. Costuma-se dizer, brincando, de Davy que Faraday foi, em retrospectiva, sua maior descoberta.

Os primeiros trabalhos de Faraday em química

Faraday se juntou a Davy no laboratório em 1812, aos 21 anos. Esta foi uma grande oportunidade para Faraday no início de sua carreira, pois Davy foi um dos melhores químicos de seu tempo.

O primeiro projeto em que a dupla trabalhou junto foi interpretar a estrutura molecular de diferentes produtos químicos. Este trabalho inicial ensinou Faraday muito sobre o funcionamento rudimentar da eletricidade.

Na época em que Michael Faraday se juntou à equipe de Davy, ele estava mudando o pensamento atual da Química da época. Antoine-Laurent Lavoisier, o fundador da química moderna, completou suas reformas do conhecimento químico e insistiu em alguns princípios fundamentais para futuros químicos.

Entre eles, embora houvesse muitos, estava que o oxigênio era um elemento único. Ele também ditou que era o único suporte da combustão e, mais importante aqui, era a base de todos os ácidos.

Davy havia conseguido isolar o sódio e o potássio, na verdade descobrindo-os, usando uma poderosa corrente de uma bateria galvânica. A bateria foi usada para decompor os óxidos desses elementos, bem como para decompor o ácido clorídrico muriático, que é um dos ácidos mais fortes conhecidos.

Esse processo levou à liberação de hidrogênio e também a um estranho gás verde. Este gás verde parecia apoiar a combustão e produzir ácido quando combinado com água.

Faraday trabalhou com Davy até 1820, época em que o próprio Faraday havia se tornado um dos maiores químicos da época.

Ele tinha, efetivamente, aprendido tudo que valia a pena aprender sobre Química na época. Seus trabalhos sob Davy deram-lhe uma vasta experiência na execução de análises químicas e técnicas de laboratório. Ele era, para todos os efeitos, agora um experimentador mestre.

Michael também havia desenvolvido suas próprias visões teóricas a tal ponto que agora o guiaria em seu próprio trabalho. Ele combinaria tudo o que havia aprendido ao longo de seu tempo com Davy e chocaria o mundo científico com suas próprias descobertas.

Michael Faraday começou por conta própria e logo conquistaria renome entre seus colegas. Ele construiu uma reputação impecável como químico analítico e muitas vezes era convocado como testemunha especialista em julgamentos legais. Ele também construiu uma clientela cujo suporte financeiro ajudou a manter a Royal Institution.

Em 1820, ele fez algumas descobertas notáveis, pelo menos bem para os químicos. Ele conseguiu criar os primeiros compostos conhecidos de cloro e carbono C2CL6 e C2CL4. Ele os produziu substituindo cloro e hidrogênio em "gás olefiante", também conhecido como etileno. Estas foram as primeiras reações de substituição induzidas e mais tarde desafiariam a teoria dominante de combinação química proposta por Jons Jacob Berzelius.

Ele se casou com uma mulher chamada Sarah Barnard em 1821 e fixou residência na Royal Institution em Londres. Seu foco principal era conduzir experimentos e pesquisas em torno do magnetismo e da eletricidade.

A abordagem de Faraday em relação à eletricidade na época era exclusiva de seus colegas. Ele visualizou a eletricidade como uma vibração em vez de algo como um fluxo, um conceito que o ajudaria a fazer descobertas em torno do eletromagnetismo.

Sua primeira descoberta na Royal Institution foi a de dispositivos que podiam produzir rotação eletromagnética ou movimento circular a partir das forças magnéticas ao redor de um fio.

Em 1825, Michael estava trabalhando na iluminação de gases e conseguiu isolar e descrever algo que mais tarde seria conhecido como benzeno. Nessa época, ele também ajudou a estabelecer as bases da metalurgia e da metalografia, enquanto conduzia investigações em ligas de aço.

Ele também trabalhou em uma atribuição da Royal Society of London para melhorar a qualidade de óculos e telescópios. Ele conseguiu produzir um índice de refração muito alto que mais tarde, em 1845, o ajudaria a descobrir o diamagnetismo.

O trabalho futuro de Faraday em eletromagnetismo e eletrólise

Faraday passou a descobrir a indução eletromagnética, o processo de produção de forças eletromotrizes através dos condutores devido aos campos magnéticos. Se isso soar um sino, é a maneira como os geradores e motores elétricos funcionam.

Hans Christian Ørsted descobriu, em 1820, que a passagem de uma corrente elétrica por um fio produzia um campo magnético. Suas descobertas foram promovidas por André-Marie Ampére, que mostrou que a força magnética também parecia ser circular. Ampére mostrou, com efeito, que o campo magnético parecia formar um cilindro ao redor do fio. Esta foi a primeira vez que isso foi proposto.

Faraday entendeu, quase intuitivamente, o que isso implicava. Ele observou que se um poste pudesse ser isolado, deveria formar um movimento circular constante ao redor do fio condutor da corrente. Com essa hipótese em mente, aliada ao seu gênio para a experimentação, ele decidiu prová-la com seu próprio aparelho.

Seu dispositivo transformou energia elétrica em energia mecânica. Michael Faraday acabava de criar o primeiro motor elétrico do mundo.

Faraday trabalhou para aprofundar suas ideias e conhecimentos sobre eletromagnetismo, criando algo chamado anel de indução em 1831. Este dispositivo era essencialmente um transformador que gerava eletricidade em um fio devido às forças magnéticas de outro fio.

Foi inovador na época.

Michael coloca suas ideias em ação

Faraday não parou por aí, é claro. Ele começou a olhar para o quadro geral e contemplar a natureza da eletricidade em geral. Ao contrário da maioria de seus contemporâneos no campo da época, Faraday estava convencido de que a eletricidade não era um fluido material fluindo através de fios, como a água em um cano.

Ele insistiu, em vez disso, que devia ser uma vibração ou força que de alguma forma se movia pelos fios como resultado das tensões criadas no condutor. Um de seus primeiros experimentos depois do motor foi passar um raio de luz polarizada por uma solução eletroquímica em decomposição.

A ideia era detectar as tensões intermoleculares que ele postulou que deveriam ocorrer na presença de uma corrente elétrica. Ele continuaria voltando a essa ideia durante a década de 1820, mas, infelizmente, sem sucesso.

No início da década de 1830, Michael Faraday tentou determinar como uma corrente induzida era produzida. Com base em seu experimento original usando um eletroímã, ele agora tentou um ímã permanente.

Sua experiência descobriu que mover o ímã para dentro e para fora de uma bobina de fio realmente induzia uma corrente. Faraday também já sabia que o campo magnético se torna visível por meio de limalhas de ferro salpicadas em algum papel ou cartão colocado acima do ímã.

Ele associou as "linhas de força" exibidas pelas limalhas a aquelas linhas de tensão no meio, o ar, que ele havia postulado anteriormente.

Ele logo descobriria a lei que determina a produção de correntes elétricas por ímãs. Ou seja, a magnitude de uma corrente era dependente do número de linhas de força cortadas pelo condutor por unidade de tempo.

Faraday rapidamente construiu isso ao perceber que poderia produzir uma corrente contínua girando um disco de cobre entre os pólos de um ímã. A corrente poderia ser "puxada" tirando os cabos da borda e do centro do disco. Este foi, com efeito, o primeiro dínamo.

Este foi o ancestral direto dos motores elétricos modernos, embora com o mesmo princípio, mas ao contrário para girar o disco.

Leis da Eletrólise

Enquanto continuava a pesquisa em eletricidade, ele se baseou fortemente em sua experiência como químico de renome mundial. Ele fez um extenso trabalho no campo da eletroquímica, onde desenvolveu a primeira e a segunda leis da eletrólise.

Essas leis afirmam que"a quantidade de mudança química produzida por uma corrente em um limite eletrodo-eletrólito é proporcional à quantidade de eletricidade usada, e as quantidades de mudanças químicas produzidas pela mesma quantidade de eletricidade em diferentes substâncias são proporcionais a seus pesos equivalentes."

RELACIONADOS: COMO FUNCIONA UMA GAIOLA DE FARADAY?

Explicado de forma mais simples, os fluxos de eletricidade podem ser usados ​​para iniciar as reações químicas. Em termos práticos, na forma de eletrólise, isso significa que a eletricidade pode ser usada para produzir hidrogênio a partir de moléculas de água, depositar compostos metálicos em superfícies (galvanoplastia) e extrair elementos metálicos puros de soluções.

Como acontece com muitos tópicos científicos, é muito mais fácil entender a eletrólise por meio de recursos visuais. Dê uma olhada no rápido vídeo abaixo para entender como funciona a eletrólise e a importância dessa descoberta de Faraday.

O trabalho de Faraday no campo da eletrólise lançou as bases para esta indústria agora essencial.

Liquefação e refrigeração de gás

Em 1823, Michael Faraday baseou-se nas idéias de John Dalton e provou suas idéias aplicando pressão para liquefazer o gás cloro e o gás amônia pela primeira vez.

Seu sucesso na liquefação de amônia foi de particular interesse. Quando ele deixou a amônia evaporar novamente, ele percebeu que causou resfriamento. Embora esse princípio tenha sido exibido publicamente por William Cullen em 1756, o trabalho de Faraday mostrou que bombas mecânicas podiam ser usadas para transformar gás em líquido à temperatura ambiente.

A beleza dessa descoberta foi que o gás poderia ser pressurizado e liquefeito e deixado para evaporar e resfriar continuamente em um sistema fechado. A sequência inteira poderia ser repetida ad infinitum, desde que o sistema fosse selado. Esta é a base de todos os refrigeradores modernos e sistemas de bomba de calor com fonte de ar.

Bico de Bunsen (mais ou menos)

Michael Faraday foi um grande inventor prático que o levou a produzir um precursor de uma das peças mais icônicas de equipamento de laboratório, o Bico de Bunsen. Ele combinou ar e gás antes de acendê-lo, obviamente, para fornecer uma forma facilmente acessível de alta temperatura.

Seu trabalho inicial foi posteriormente desenvolvido por Robert Wilhelm Bunsen para produzir um equipamento lembrado com carinho por muitos estudantes de ciências em todo o mundo.

Gaiola de Faraday

Em 1836, Michael Faraday descobriu que, quando um condutor elétrico é carregado, toda a carga extra fica do lado de fora dele. Por extensão, isso significaria que a carga extra não "aparece" no interior de uma sala ou gaiola de metal.

O mesmo princípio pode ser usado em roupas reais, os chamados ternos Faraday. Essas sobretudos têm um forro metálico que mantém o usuário protegido de qualquer fonte elétrica externa.

As gaiolas de Faraday também são usadas para proteger equipamentos elétricos sensíveis e durante experimentos eletroquímicos para evitar interferências externas. Eles também são usados ​​para criar zonas mortas para comunicações móveis hoje.

Benzeno

Em 1825, Michael Faraday descobriu esta molécula "milagrosa" no resíduo oleoso deixado para trás na produção de gás para iluminação em Londres.

O benzeno é uma das substâncias mais importantes da química. Costumava fazer muitos novos materiais e ajudou na compreensão da ligação. O benzeno na verdade está classificado como um dos 20 principais produtos químicos, em volume de produção, nos EUA.

É um componente vital de muitos plásticos, resinas, náilon, borrachas, lubrificantes, tintas, drogas, para citar apenas alguns.

Diamagnetismo

Todos conhecemos intuitivamente o ferromagnetismo ou o ímã comum, mas Faraday descobriu, em 1845, que todas as substâncias são diamagnéticas. Claro, há uma grande variação na força dos fenômenos na natureza.

O diamagnetismo é uma direção oposta a um campo magnético aplicado. Se a substância em questão apresentar forte diamagnetismo, será fortemente repelida pelo pólo norte de um ímã.

Surpreendentemente, isso pode ser usado para produzir levitação na maioria dos materiais com um ímã forte o suficiente. Mesmo as coisas vivas, como uma rã, podem "desafiar" a gravidade com um forte campo magnético.

Morte e legado

Michael Faraday morreu na idade avançada de 75 no dia 25 de agosto de 1867. Ele deixou sua esposa. O casal não teve filhos. Faraday foi um cristão devoto durante toda a vida. Ele também tinha fortes ligações com aquela pequena seita, os Sandemanianos, desde a infância.

Por causa de suas contribuições para a ciência, em vida, ele foi oferecido um local de sepultamento na Abadia de Westminster junto com reis e rainhas da Grã-Bretanha, até mesmo Sir Isaac Newton. Ele rejeitou a oferta em favor de um enterro mais modesto. Você pode encontrar seu túmulo no cemitério de Highgate em Londres. Sua esposa, Sarah, também está enterrada com ele.

Uma estátua foi erguida em sua homenagem em Savoy Place, Londres. Está fora da Instituição de Engenharia e Tecnologia. Existem várias outras estátuas, escolas, parques e outros monumentos dedicados ao homem que tanto contribuiu para a humanidade. Existem também muitas ruas com o seu nome no Reino Unido e nos EUA

Ele, é claro, recebeu o elogio final ao aparecer no verso da nota do Banco da Inglaterra da Série E £ 20. Michael também recebeu um prêmio especial da Royal Society of London em sua homenagem por "excelência na comunicação da ciência para o público do Reino Unido".

A palavra final

Michael Faraday também escreveu uma série de cartas e diários em seu tempo, todos amplamente disponíveis e lidos por qualquer fã de Faraday.

Embora vindo de uma família pobre, Michael Faraday trabalhou incansavelmente para primeiro educar-se. Ele então dedicaria sua vida à busca do conhecimento. Sua tenacidade o tornaria um dos cientistas mais importantes do mundo. Suas realizações são ainda mais notáveis ​​devido ao seu início humilde em um mundo dominado pela classe privilegiada. Entre suas muitas grandes descobertas e invenções, ele também foi imortalizado como a unidade SI para capacitância,saiu, ou F.


Assista o vídeo: Eletromagnetismo - Aula Completa (Setembro 2022).