Teoria dos fluidos da eletricidade - Fluid theory of electricity
As teorias da eletricidade sobre fluidos são teorias desatualizadas que postulavam um ou mais fluidos elétricos que se pensava serem responsáveis por muitos fenômenos elétricos na história do eletromagnetismo . A teoria dos "dois fluidos" da eletricidade , criada por Charles François de Cisternay du Fay , postulou que a eletricidade era a interação entre dois 'fluidos' elétricos. Uma teoria alternativa mais simples foi proposta por Benjamin Franklin , chamada de teoria unitária, ou de um fluido, da eletricidade . Essa teoria afirmava que a eletricidade era realmente um fluido, que poderia estar presente em excesso ou ausente de um corpo, explicando assim sua carga elétrica. A teoria de Franklin explicava como as cargas podiam ser dissipadas (como as dos potes de Leyden ) e como passavam por uma cadeia de pessoas. As teorias dos fluidos da eletricidade eventualmente foram atualizadas para incluir os efeitos do magnetismo e elétrons (após sua descoberta).
Teorias fluidas
Em 1700, muitos fenômenos físicos eram pensados em termos de um éter , que era um fluido que podia permear a matéria. Essa ideia foi usada durante séculos e foi a base para se pensar sobre fenômenos físicos, como eletricidade, como líquidos. Outros exemplos de modelos de fluidos do século 18 são o calórico de Lavoisier e os fluidos magnéticos de Coulomb e Aepinus.
Teoria de dois fluidos
No século 18, uma das poucas teorias que explicavam os fenômenos elétricos observados era a teoria dos dois fluidos. Essa teoria é geralmente atribuída a Charles François de Cisternay du Fay. A teoria de du Fay sugeria que a eletricidade era composta de dois líquidos, que podiam fluir através de corpos sólidos. Um líquido carregava uma carga positiva e o outro uma carga negativa. Quando esses dois líquidos entrassem em contato um com o outro, eles produziriam uma carga neutra. Essa teoria tratava principalmente de explicar a atração e repulsão elétrica, ao invés de como um objeto poderia ser carregado ou descarregado.
du Fay observou isso ao repetir um experimento criado por Otto von Guericke , em que um material fino, como uma pena ou folha, repeliria um objeto carregado após entrar em contato com ele. du Fay observou que “a folha de ouro é primeiro atraída pelo tubo; e adquire uma eletricidade ao se aproximar; e conseqüentemente é imediatamente repelido por ele. ” Isso pareceu confirmar para du Fay que a folha estava sendo empurrada enquanto uma "corrente" de eletricidade fluía ao redor e através dela.
Por meio de testes adicionais, du Fray determinou que um objeto poderia conter um dos dois tipos de eletricidade, eletricidade vítrea ou resinosa. Ele descobriu que um objeto com eletricidade vítrea repeliria outro objeto vítreo, mas seria atraído por um objeto com eletricidade resinosa
Outro defensor da teoria dos dois fluidos foi Christian Gottlieb Kratzenstein . Ele especulou também que as cargas elétricas eram transportadas por vórtices nesses dois fluidos.
Teoria de um fluido
Em 1746, William Watson propôs uma teoria de um fluido.
Em 11 de julho de 1747, Benjamin Franklin redigiu uma carta na qual apresentava sua nova teoria. Este é o primeiro registro de sua teoria. Franklin desenvolveu esta teoria concentrando-se principalmente na carga e descarga de corpos, ao contrário de du Fay, que se concentrou principalmente na atração e repulsão elétrica.
A teoria de Franklin afirmava que a eletricidade deveria ser pensada como o movimento de um único líquido, em oposição à interação entre dois líquidos. Um corpo mostrava sinais de eletricidade quando retinha muito ou pouco desse líquido. Portanto, pensava-se que um objeto neutro continha uma quantidade “normal” desse fluido. Franklin também delineou dois possíveis estados de eletrificação, positivo e negativo. Ele argumentou que um objeto com carga positiva conteria muito fluido, enquanto um objeto com carga negativa conteria muito pouco fluido. Franklin foi capaz de aplicar esse pensamento explicando fenômenos inexplicáveis da época, como o jarro de Leyden , um dispositivo básico de armazenamento de carga semelhante a um capacitor . Ele argumentou que o fio e a superfície interna ficaram com carga positiva, enquanto a superfície externa ficou com carga negativa. Isso causou um desequilíbrio no fluido e uma pessoa tocando as duas partes do frasco permitiu que o fluido fluísse normalmente.
Apesar de ser uma teoria mais simples, era muito debatido se a eletricidade era composta de um ou dois fluidos durante um século.
Significado da teoria de um fluido
A teoria de um fluido mostra uma mudança significativa na forma como a comunidade científica pensava sobre eletricidade. Antes da teoria de Franklin, havia muitas teorias concorrentes sobre como a eletricidade funcionava. A teoria de Franklin logo se tornou a mais aceita na época. A teoria de Franklin também é notável, porque é a primeira teoria que viu a eletricidade como o acúmulo de "carga" de outro lugar, em vez de uma excitação da matéria já presente em um objeto.
A teoria de Franklin também fornece a base para a corrente convencional , o pensamento da eletricidade como sendo o movimento de cargas positivas. Franklin pensou arbitrariamente em seu fluido elétrico como sendo de carga positiva e, portanto, todo pensamento foi feito no estado de espírito de um fluxo positivo. Isso permeou a mentalidade da comunidade científica a ponto de a eletricidade ainda ser vista como o fluxo de cargas positivas, apesar das provas de que a eletricidade que se move através dos metais (o condutor mais comum) é feita pelo elétron , ou partícula negativa.
Franklin também foi a primeira pessoa a sugerir que o raio era na verdade eletricidade. Franklin sugeriu que o raio era apenas uma versão maior das pequenas faíscas que apareciam entre dois objetos carregados. Portanto, ele previu que o raio poderia ser moldado e direcionado usando um condutor pontiagudo. Esta foi a base para seu famoso experimento com pipa .
Deficiências da teoria
Embora a teoria de um fluido tenha marcado um avanço significativo nas discussões sobre eletricidade, ela apresentou algumas deficiências. Franklin criou a teoria para explicar as descargas, um aspecto que havia sido quase totalmente ignorado anteriormente. Embora explicasse isso bem, não era capaz de explicar totalmente a atração e repulsão elétrica. Fazia sentido que dois objetos com muito fluido se afastassem um do outro e por que dois objetos com quantidades muito diferentes de fluido se empurrariam um contra o outro. No entanto, não fazia sentido que dois objetos sem fluido se repelissem. Muito pouco fluido não deve causar repulsão.
Outra dificuldade com este modelo de eletricidade é que ele ignora as interações entre eletricidade e magnetismo. Embora essa relação não fosse bem estudada na época, sabia-se que havia alguma conexão entre os dois fenômenos. O modelo de Franklin não faz referência a essas forças e não tenta explicá-las.
Embora a teoria dos fluidos tenha sido o ponto de vista predominante por um tempo, ela foi eventualmente substituída por teorias mais modernas, especificamente uma que usava observações sobre atrações entre fios condutores de corrente para descrever os efeitos magnéticos entre eles.
Conexões com o magnetismo
Nem du Fay nem Franklin descreveram os efeitos do magnetismo em suas teorias, com ambos se preocupando apenas com os efeitos elétricos. No entanto, as teorias sobre magnetismo seguiram um padrão muito semelhante àquelas sobre eletricidade. Charles Coulomb descreveu os ímãs como contendo dois fluidos magnéticos, aural e boreal, que poderiam se combinar para descrever a atração e repulsão magnéticas. A teoria relacionada de um fluido para o magnetismo foi proposta por Franz Aepinus , que descreveu os ímãs como contendo muito ou pouco fluido magnético.
Essas teorias de eletricidade e magnetismo eram consideradas dois fenômenos separados, até que Hans Christian Ørsted notou que uma agulha de bússola desviava do norte magnético quando colocada perto de uma corrente elétrica. Isso o levou a desenvolver teorias de que eletricidade e magnetismo estavam inter-relacionados e podiam afetar um ao outro. O trabalho de Ørsted serviu de base para uma teoria do físico francês André-Marie Ampère , que unificou a relação entre magnetismo e eletricidade.
Veja também
- Geral
- Histórias