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Eletricidade e magnetismo: as faces da moeda

Eletricidade e magnetismo são a mesma força, mas isso só foi descoberto há pouco mais de 150 anos.

No início, eram dois mistérios da natureza: o clarão ameaçador dos relâmpagos e o poder de atração dos ímãs. O primeiro despertava respeito e temor. O segundo provocava apenas curiosidade. A ciência demorou quase 250 anos para descobrir que esses dois fenômenos – eletricidade e magnetismo – eram as duas faces de uma mesma moeda, chamada eletromagnetismo.

Os primeiros estudos começaram em lugares e épocas diferentes. O comportamento misterioso de algumas pedras encontradas na região de Magnésia, na Grécia (daí o nome magnetismo), já havia chamado a atenção de Tales de Mileto no século V a.C. Mas o primeiro passo científico aconteceu só em 1600, quando o inglês William Gilbert, médico da rainha Elizabeth I, percebeu que ao esfregar com a pele de animal um pedaço de âmbar, resina fóssil de origem vegetal, ele ganhava o poder de atrair pequenos pedaços de papel. Gilbert associou esse comportamento ao dos ímãs. Para provar que ali havia uma força, criou o primeiro instrumento para indicar o campo magnético: o versorium, uma fina vareta que se movia sobre uma base quando se punha perto dela um objeto eletrificado pelo atrito. O que ele não sabia era como usar esse movimento.

Um século e meio mais tarde, nos Estados Unidos, o inventor Benjamin Franklin deu outro passo importante ao empinar uma pipa em plena tempestade. Ele fez um raio percorrer a linha e morrer em um dispositivo capaz de conter descargas elétricas: a jarra de Leyden, um rudimentar condensador. Mas ele também não sabia como usar essa energia, que acabava se dissipando.

Passaram-se quase noventa anos até que o inglês Michael Faraday juntasse essas e outras experiências para concluir que magnestismo e eletricidade faziam parte do mesmo fenômeno (veja o quadro abaixo). Ao concluir isso, também começou a saber o que fazer com sua descoberta.

Como a fera foi domada

Marinheiros do século XIX já sabiam que, quando um raio caía próximo ao navio, a bússola se desorientava e “perdia o norte”. Era uma dica de que uma descarga elétrica gerava um campo magnético capaz de alterar o rumo da bússola. Mas foi por acaso que os cientistas descobriram isso. Em 1820, o físico dinamarquês Hans Oersted mostrava aos seus alunos o funcionamento da pilha de Volta, uma invenção de vinte anos antes, capaz de formar corrente elétrica por meio de uma reação química. A importância do invento de Volta foi dispensar o emprego de algumas geringonças que produziam energia por meio do atrito entre dois discos, já que, desde as experiências do inventor americano Benjamin Franklin, sabia-se que as fagulhas eram da mesma natureza que a energia luminosa dos raios.

Ao fechar o circuito elétrico, Oersted reparou que a agulha de uma bússola próxima ao aparelho se mexia, mostrando que a corrente elétrica gerava um campo magnético. Faltava alguém que mostrasse como tirar proveito disso. Quem achou o caminho foi o inglês Michael Faraday. Ele descobriu, em 1831, como transformar energia elétrica em energia mecânica usando o magnetismo (veja o infográfico). Ao converter um fluxo de elétrons em campo magnético e aproximar uma bobina, ele mostrou que o magnetismo gerava energia. E vice-versa. Foi assim que teve início a era dos motores elétricos.

Receita de energia

Veja como a eletricidade gera campo magnético. E vice-versa.

ELETRICIDADE GERA MAGNETISMO

As pilhas produzem uma corrente elétrica, isto é,elas põem elétrons em movimento, e eles circulam pelo fio. As experiências mostram que, onde o fio se enrola na forma de bobina, surge um campo magnético. No desenho, as linhas brancas indicam a intensidade do campo: ele é mais intenso onde elas estão mais apertadas, como no centro da bobina.

MAGNETISMO CRIA ELETRICIDADE

Imagine agora que alguém aproxima uma outra bobina da primeira. Atenção: esse segundo fio enrolado não está ligado a nenhuma pilha e, assim, não contém corrente elétrica, inicialmente. Apesar disso, se ela se mover junto ao campo magnético, seus elétrons começarão a correr.

DEMOSTRAÇÃO LUMINOSA

Prova disso é que a lâmpada conectada à segunda bobina acende mesmo sem estar ligada a pilhas ou na tomada. Esse fenômeno se chama indução magnética.

O ímã por dentro

Ao girar em torno de um núcleo, os elétrons geram um campo magnético. Por isso, todos os átomos são minúsculos ímãs. Como eles se alinham de forma desordenada, os campos se anulam mutuamente (veja infográfico acima). O mesmo não acontece com os ímãs. Seus elétrons ficam ordenados no sentido dos pólos.