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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Eletrodinâmica. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Logo depois descobertas de Oersted parecia bastante natural aos físicos explicá-lo pelo fato de que, quando uma corrente elétrica passa por um condutor, este se torna um ímã. Esta explicação foi aceita por Arago, também foi aceita por Biot. Este último em 1820 fez a seguinte suposição. Quando uma corrente retilínea atua sobre uma molécula magnética, a natureza dessa ação é a mesma de uma agulha magnetizada colocada na periferia de um condutor em uma determinada direção, constante em relação à direção da corrente voltaica. Biot e outros físicos que compartilhavam de sua opinião explicaram a ação eletrodinâmica pela interação de ímãs elementares que surgem sob a ação da corrente em cada condutor: cada condutor por onde a corrente passa se transforma em um tubo magnético. Ele ofereceu uma explicação completamente diferente. Ampere... Mas antes, algumas palavras sobre sua biografia. André-Marie Ampère (1775-1836) nasceu na pequena propriedade de Polemier, comprada por seu pai nas proximidades de Lyon. As habilidades excepcionais de Andre se manifestaram em uma idade precoce. Ele nunca foi à escola, mas aprendeu a ler e a aritmética muito rapidamente. O menino lia de seguida tudo o que encontrava na biblioteca do pai. Já aos 14 anos, ele leu todos os vinte e oito volumes da Enciclopédia Francesa. André mostrou interesse particular nas ciências físicas e matemáticas. Mas apenas nesta área, a biblioteca de seu pai claramente não era suficiente, e André começou a visitar a biblioteca do Lyon College para ler as obras de grandes matemáticos. Aos 13 anos, Ampère apresentou seu primeiro trabalho em matemática à Lyon Academy. Em 1789 começou a grande revolução burguesa francesa. O pai de Ampere foi executado e ficou sem fundos. André teve que pensar em seu sustento e decidiu se mudar para Lyon, dar aulas particulares de matemática até conseguir um professor em tempo integral em qualquer instituição de ensino. O custo de vida tem aumentado constantemente. Apesar de todos os esforços e economias, os recursos obtidos pelas aulas particulares não foram suficientes. Finalmente, em 1802, Ampère foi convidado a ensinar física e química na Escola Central da antiga cidade provincial de Burkan Bres, a 60 quilômetros de Lyon. A partir desse momento iniciou a sua actividade docente regular, que se prolongou por toda a sua vida. 4 de abril de 1803 Ampère foi nomeado professor de matemática no Lyon Lyon. No final de 1804, Ampère deixou Lyon e mudou-se para Paris, onde recebeu um cargo de professor na famosa Escola Politécnica. Em 1807, Ampère foi nomeado professor da Escola Politécnica. Em 1808, o cientista recebeu o cargo de inspetor-chefe das universidades. Entre 1809 e 1814 Ampère publicou vários artigos valiosos sobre a teoria das séries. O auge da atividade científica de Ampère cai em 1814-1824 e está associado principalmente à Academia de Ciências, para a qual foi eleito em 28 de novembro de 1814 por seus méritos no campo da matemática. Quase até 1820, os principais interesses do cientista concentravam-se nos problemas de matemática, mecânica e química. Suas realizações no campo da química devem incluir a descoberta, independentemente de Avogadro, a lei da igualdade dos volumes molares de vários gases. Deveria ser chamada de lei de Avogadro-Ampère. O cientista também fez a primeira tentativa de classificar os elementos químicos com base na comparação de suas propriedades. Quanto à matemática, foi nesta área que obteve resultados, o que deu motivos para o nomear como candidato à Academia no departamento de matemática. Ampere sempre considerou a matemática como uma ferramenta poderosa para resolver vários problemas aplicados de física e tecnologia. Naquela época, ele estava muito pouco envolvido em questões de física: apenas dois trabalhos desse período são conhecidos, dedicados à óptica e à teoria cinética molecular dos gases. Em 1820, o físico dinamarquês G.-H. Oersted descobriu que uma agulha magnética se desvia perto de um condutor de corrente. Assim, foi descoberta uma propriedade notável da corrente elétrica - criar um campo magnético. Ampère estudou esse fenômeno em detalhes. Uma nova visão da natureza dos fenômenos magnéticos surgiu dele como resultado de toda uma série de experimentos. Já no final da primeira semana de trabalho árduo, ele fez uma descoberta não menos importante que Oersted - descobriu a interação das correntes. Em 18 de setembro de 1820, ele informou a Academia de Ciências de Paris sobre sua descoberta de interações ponderomotrizes de correntes, que ele chamou de eletrodinâmica. Mais precisamente, em seu primeiro relatório, Ampère chamou essas ações de "atração e repulsão voltaica", mas depois passou a chamá-las de "atração e repulsão de correntes elétricas". Em 1822 ele cunhou o termo "eletrodinâmica". Em seguida, ele demonstrou seus primeiros experimentos e os concluiu com as seguintes palavras: "A esse respeito, reduzi todos os fenômenos magnéticos a efeitos puramente elétricos". Em uma reunião em 25 de setembro, ele desenvolveu ainda mais essas ideias, demonstrando experimentos em que espirais fluíam por corrente (solenóides) interagindo umas com as outras como ímãs. A explicação de Ampere é sua notável contribuição para a ciência: não é um condutor através do qual uma corrente flui que se torna um ímã, mas, ao contrário, um ímã é uma coleção de correntes. De fato, diz Ampere, se assumirmos que existe um conjunto de correntes circulares no ímã, fluindo em planos exatamente perpendiculares ao seu eixo, na mesma direção, então a corrente paralela ao eixo do ímã será direcionadas em ângulo com essas correntes circulares, as quais causarão uma interação eletrodinâmica que tende a tornar todas as correntes paralelas e direcionadas na mesma direção. Se o condutor reto for fixo e o ímã for móvel, o ímã deflete; se o ímã é fixo e o condutor é móvel, então o condutor se move. Como escreve Mario Gliozzi em seu livro: “Ele (Amp. - Approx. Aut.) pensou que se um ímã é entendido como um sistema de correntes circulares paralelas direcionadas em uma direção, então uma espiral de fio metálico através da qual a corrente passa deve comportar-se como um imã, ou seja, deve tomar uma determinada posição sob a influência do campo magnético da Terra e ter dois polos. experimentos relativos ao comportamento da espiral sob a influência do campo magnético da Terra não eram totalmente claros. Então Ampère decidiu dar uma única volta em um condutor de corrente para esclarecer esta questão; descobriu-se que a volta se comporta exatamente como um folha magnética. Assim, descobriu-se um fenômeno incompreensível: uma única bobina se comportava como uma placa magnética, e uma espiral, que Ampère considerava exatamente equivalente a um sistema de placas magnéticas, não se comportava exatamente como um ímã. Tentando descobrir qual era o problema, Ampère ficou surpreso ao descobrir que, em fenômenos eletrodinâmicos, um condutor espiral se comporta exatamente como um condutor reto com as mesmas extremidades. A partir disso, Ampère concluiu que, no que diz respeito às ações eletrodinâmicas e eletromagnéticas, os elementos de corrente podem ser adicionados e expandidos de acordo com a regra do paralelogramo. Portanto, o elemento atual pode ser decomposto em dois componentes, dos quais um é direcionado paralelamente ao eixo e o outro é perpendicular. Se somarmos os resultados da ação de diferentes elementos da espiral, o resultante será equivalente a uma corrente retilínea fluindo ao longo do eixo e a um sistema de correntes circulares localizadas perpendicularmente ao eixo e direcionadas em uma direção. Portanto, para que a espiral por onde passa a corrente se comporte exatamente como um ímã, é necessário compensar a ação da corrente retilínea. Como você sabe, o Ampere conseguiu isso simplesmente dobrando as extremidades do condutor ao longo do eixo. Mas ainda havia uma diferença entre a espiral por onde passa a corrente e o ímã: os pólos da espiral ficavam apenas nas extremidades, enquanto os pólos do ímã ficavam nos pontos internos. Para eliminar esta última diferença, Ampère abandonou sua hipótese original sobre correntes diretamente perpendiculares ao eixo do ímã e assumiu que elas estão localizadas em planos com ângulos diferentes em relação ao eixo. As novas ideias de Ampere não foram compreendidas por todos os cientistas. Alguns de seus eminentes colegas também não concordavam com eles. Contemporâneos disseram que após o primeiro relato de Ampere sobre a interação dos condutores com a corrente, ocorreu o seguinte episódio curioso. "O que, de fato, há de novo no que você nos disse?", perguntou um de seus oponentes a Ampere. "Não é preciso dizer que, se duas correntes têm efeito sobre uma agulha magnética, elas também têm efeito uma sobre a outra." Ampère não encontrou imediatamente uma resposta a essa objeção. Mas então Arago veio em seu auxílio. Ele tirou duas chaves do bolso e disse: “Cada uma delas também tem um efeito sobre a flecha, no entanto, elas não agem umas sobre as outras de forma alguma e, portanto, sua conclusão é errônea. Ampère descobriu, em essência, um novo fenômeno, de muito maior significado, do que a descoberta do professor Oersted, respeitado por mim." Apesar dos ataques de seus oponentes científicos, Ampère continuou seus experimentos. Ele decidiu encontrar a lei da interação das correntes na forma de uma fórmula matemática estrita e encontrou essa lei, que agora leva seu nome. Assim, passo a passo, nas obras de Ampère, uma nova ciência cresceu - a eletrodinâmica, baseada em experimentos e teoria matemática. Todas as idéias básicas desta ciência, na expressão Maxwell, de fato, "saiu da cabeça deste Newton da eletricidade" em duas semanas. De 1820 a 1826, Ampère publicou uma série de trabalhos teóricos e experimentais sobre eletrodinâmica, e em quase todas as reuniões do Departamento de Física da Academia ele apresentou um relatório sobre esse tópico. Em 1826, seu trabalho clássico final, A Teoria dos Fenômenos Eletrodinâmicos Derivados Exclusivamente da Experiência, foi publicado. O efeito da interação de fios com correntes e campos magnéticos é agora usado em motores elétricos, em relés elétricos e em muitos instrumentos elétricos de medição. Autor: Samin D. K.
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