Em 1820, Hans Christian Oersted realizou uma importante experiência que mostrou que havia uma ligação entre a electricidade e o magnetismo. Quando uma corrente era ligada através de um fio, ele fazia uma agulha de bússola girar de forma a ficar em ângulo recto com o fio. A corrente tinha produzido um campo magnético suficientemente forte para fazer a agulha da bússola girar.
Atrás da experiência
Já se sabia que uma corrente eléctrica num fio tem um efeito de aquecimento, e pode fazer com que o fio brilhe. Isto mostrou que os três fenómenos de electricidade, aquecimento e iluminação estavam ligados.
Os cientistas procuram ‘unificar’ fenómenos aparentemente diferentes, encontrando as suas causas subjacentes.
Question: Como podemos mostrar que uma corrente eléctrica tem um efeito de aquecimento, e também pode resultar em luz?
Resposta: Ver experiência
Efeito de aquecimento de uma corrente.
Também se sabia que quando um raio, uma forma de electricidade, atinge um navio, a bússola do navio pode ser afectada – a sua polaridade pode ser invertida.
Question: O que isto sugere?
Resposta: Há uma ligação entre electricidade e magnetismo.
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Os cientistas baseiam-se em evidências da vida quotidiana; tentam compreender as evidências através da experimentação.
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Como poderia esta ligação ser demonstrada em laboratório?
Experimentadores imaginaram que, se uma corrente eléctrica fluísse ao longo de um fio recto, então o campo magnético que produzia estaria na mesma direcção. Então eles colocaram suas agulhas bússolas em ângulo reto com o fio, pensando que elas seriam desviadas pela corrente, de modo que elas se tornassem paralelas ao fio. Eles não viram nenhum efeito porque, como Oersted estava para mostrar, o campo magnético produzido está em ângulos rectos em relação ao fio. Por isso, os preconceitos impediram que os anteriores experimentadores vissem o efeito. (Note-se que os equipamentos disponíveis – pilhas voltaicas, tipicamente – produziriam apenas uma pequena corrente, portanto o efeito teria sido de qualquer forma muito fraco.)
Experimento: Coloque uma bússola apontando de norte a sul; coloque um fio acima dela, deitado de leste a oeste. Conecte a uma célula de 1,5 V. Não deve haver efeito.
Preconceitos (idéias existentes) podem dificultar o progresso.
Oersted pensou
Oersted imaginou uma corrente elétrica ‘lutando’ através de um fio. À medida que fluía, este ‘conflito’ deu origem a ‘calor’ (ou radiação infravermelha, como agora a entendemos) e luz, que irradiava para longe do fio. Pode também não resultar num campo magnético, irradiando para longe?
Uma ideia leva a outra, que pode então ser testada.
Question: Como desenhar linhas de campo magnético para representar a ideia de Oersted?
Resposta: Radiando a partir do fio.
Question: Como se deve comportar uma agulha de bússola, se esta ideia estiver correcta?
Resposta: Pode ser esperado que aponte radialmente para o fio. Experimente, e o íman não o faz. Assim as linhas do campo magnético não irradiam de um fio condutor de corrente.
A experiência de Oersted
Oersted estava dando uma demonstração pública da ligação entre electricidade, ‘calor’ e luz. Ele conectou uma pilha voltaica a um fio de platina e mostrou que ele ficou quente e brilhou.
Como ele deu uma palestra, sua idéia sobre uma conexão entre eletricidade e magnetismo reapareceu em sua mente. Ele tinha uma bússola à mão (para outras experiências que ele pretendia demonstrar), então ele decidiu testar sua idéia lá e então.
Experimento: Montou a experiência anterior, mas com o fio deitado norte-sul sobre a bússola, paralelo à agulha da bússola. Ligar – a agulha gira para este-oeste.
Ver também:
A experiência de Oersted.
Oersted inverteu a corrente; a agulha moveu-se para o outro lado.
O efeito observado por Oersted e sua audiência foi pequeno; ninguém ficou muito impressionado. Oersted estava ciente de que outros cientistas tinham sido distraídos por fenómenos elusivos semelhantes, e foi três meses antes de passar mais tempo na sua descoberta.
Os cientistas estão frequentemente a trabalhar nos limites da sensibilidade dos seus instrumentos. Uma técnica pode ter que ser muito refinada antes que um fenômeno possa ser observado de forma confiável.
O que Oersted fez a seguir
Oersted mostrou que o campo magnético em torno de um fio condutor de corrente era circular; ou seja, as linhas de força são círculos, centrados no fio.
Experimento:
Campo magnético devido a uma corrente elétrica em um fio.
Ele continuou mostrando que um fio mais grosso produzia um efeito maior. Ele também mostrou que materiais colocados entre o fio e a bússola não tiveram efeito.
Question: Porque?
Resposta: O fio mais grosso tem menos resistência, portanto, maior corrente. Materiais não magnéticos não têm efeito sobre um campo magnético.
Em julho de 1820, ele enviou um artigo de 4 páginas descrevendo seus resultados, em latim, para várias revistas científicas.
É esperado que os cientistas compartilhem seus resultados o mais rápido possível, através da publicação em periódicos. Em 1820, o latim era uma linguagem comum (partilhada) que permitia aos cientistas de diferentes nacionalidades compreenderem o trabalho uns dos outros.
Ampere ler o relatório de Oersted, e no espaço de uma semana tinha repetido as observações e desenvolvido uma teoria matemática descrevendo como o campo magnético depende da força da corrente e da distância do fio.
Em princípio, os resultados científicos são verificados por outros cientistas que repetem os experimentos, para ver se obtêm os mesmos resultados.
Oersted tinha observado e descrito um fenômeno experimental. Ampere levou-o mais longe, escrevendo uma equação matemática para dar conta.
Question: Oersted tinha mostrado que uma corrente eléctrica tem um campo magnético à sua volta. Que aplicações práticas foram desenvolvidas a partir desta ideia?
Resposta: Electroímanes, motores, dínamos, transformadores, etc.
Mais sobre Oersted
Oersted fundou a Sociedade Dinamarquesa para a Divulgação das Ciências Naturais, uma sociedade destinada a apresentar ideias científicas ao público em geral. Oersted também desempenhou um papel fundamental na fundação da Universidade Técnica da Dinamarca, com a intenção de melhorar a base científica da engenharia.
Muitos cientistas procuram partilhar o seu trabalho com um público mais vasto. Eles também podem procurar compartilhar os benefícios tecnológicos de suas descobertas. Ele descreveu 1820, o ano de sua grande descoberta, como o ano mais feliz de sua vida.
Os cientistas podem obter grande prazer de seu trabalho.
Em 1802, um advogado italiano chamado Gian Domenico Romagnosi publicou um relato de uma observação semelhante à de Oersted. Entretanto, seu artigo apareceu em um jornal e não foi retomado pela comunidade científica. Romagnosi não parece ter acompanhado as suas descobertas preliminares.
Existem muitos exemplos de ‘afirmações anteriores’ na história da ciência. Na prática, o reconhecimento geralmente vai para a pessoa que publica um relato cuidadoso, detalhado e repetível de suas observações, em um momento em que outros cientistas estão prontos para a idéia, e em um lugar onde ela será lida e levada a sério.
O reconhecimento
Estamos gratos a David Sang, autor deste Estudo de Caso.