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N - Efeitos na Física

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentamos aqui um resumo de uma série de efeitos da física em geral. Alguns são velhos conhecidos dos leitores, outros podem ser novidades. Independentemente de nós os reconhecermos ou não, são eles alguns dentes da engrenagem do progresso científico. É leitura compensadora e sugestões para pesquisas sobre excelentes temas em Feiras de Ciências ou para Trabalhos Escolares. Envie sua sugestão para a inserção de outros efeitos.

1. Efeito de magnetoestricção
Quando metais, como o níquel, o ferro ou o cobalto, são magnetizados pela presença de um campo magnético, eles sofrem uma variação no seu comprimento. Em freqüências ultra-sônicas, esse efeito é útil para aplicações de limpezas ou como transdutor para sonar.

Você pode constatar isso experimentalmente, utilizando-se de um tubo de aço ou de ferro, conforme a montagem que ilustramos.

2. Efeito Brigite Bardot
Assim é, como os técnicos norte-americano e brasileiros, denominam um bizarro defeito nas TVs. Ele se caracteriza por "ondulações sinuosas" nas linhas verticais da imagem. O defeito é provocado por um sinal parasita que modula o sincronismo horizontal. Para sanar tal defeito recomendamos: verificação dos componentes em paralelo com o yoke; verificação do transistor (ou válvula) do estágio de saída horizontal e, finalmente, verificação do comparador de fase, particularmente o circuito de constante de tempo na linha de tensão de controle fornecida pelo comparador de fase.

 3. Efeito Kerr

 

É um efeito eletro-óptico, segundo o qual certas substâncias transparentes tornam-se birrefringentes, quando submetidas a um campo elétrico.

Esse campo é aplicado em direção perpendicular ao estreito feixe de luz que se deseja modular em intensidade. Tem sido usado atualmente (célula Kerr) para modular feixes de luz de laser.

4. Efeito Stark
Surge quando associamos campos elétricos e luz. Stark descobriu que os campos elétricos intensos "dissecam" as linhas espectrais de vários elementos, em numerosas linhas mais finas, relacionando-se esse efeito com a polarização do material.

5. Efeito Hallwachs
Também é relacionado com a luz. É graças a esse efeito que um corpo eletrizado negativamente, no vácuo, se descarrega quando banhado com luz ultravioleta. Isso pode ser constatado, conforme ilustramos, colocando-se uma esfera eletrizada negativamente dentro de uma campânula da máquina pneumática.

 

Um eletroscópio de folhas, interligado à esfera, mantém suas folhas abertas, indicando a eletrização. Após a incidência de luz ultravioleta, as delgadas lâminas do eletroscópio fecham-se, indicando a neutralidade da esfera.

6. Efeito Barkhausen
É o efeito de orientação da força magnetizante imposta por uma corrente elétrica, sobre os elementos cristalinos num corpo ferromagnético. O efeito Barkhausen explica a elevação abrupta da curva de magnetização até a saturação. É originado pela repentina reordenação dos mesmos domínios magnéticos, que são facilmente girados.

Barkhausen é geralmente mais conhecido devido à sua descoberta da auto-oscilação em válvulas termiônicas, quando uma grade (eletrodo de controle) está a um potencial maior que aquele da placa. O efeito Barkhausen, do ferromagnetismo, resultado do salto espontâneo dos eixos dos dipolos dos recintos de Weiss, pode ser posto em destaque de um modo muito simples: uma haste de ferro (virgem), que se pretende imantar pela primeira vez, é introduzida no interior de uma bobina de carretel isolante; ao aproximarmos a haste de um pólo magnético, cada um dos saltos dos recintos magnéticos produz um aumento instantâneo do campo de indução na bobina, o que origina um pulso de tensão induzida na mesma. Essa, por sua vez, num circuito fechado, estimula um circulação de um pulso de corrente elétrica. Essas correntes são recebidas pelo amplificador de áudio e, os golpes de indução são ouvidos corno um crepitar no alto-falante.

Se a imantação se efetuar com lentidão suficiente, podemos mesmo ouvir distintamente cada golpe.

7. Efeito Seebeck
É o efeito que permite a utilização dos termos elementos (par termelétrico).

Seebeck foi o primeiro a constatar que um circuito formado pela conexão de dois metais diferentes, passa a ser fonte de força eletromotriz (e conseqüentemente a causa da corrente elétrica num circuito fechado), quando as junções desses metais estiverem a temperaturas diferentes.

Você pode verificar isso facilmente e até utilizar desse efeito para, por exemplo, examinar as diferentes temperaturas nas típicas regiões da chama de um bico de Bunsen.

8. Efeito Doppler
Consiste no aparente desvio de freqüência que ocorre quando existe movimento relativo entre uma fonte de ondas (sonoras ou eletromagnéticas) e o receptor (adequado a cada caso).

Esse efeito explica, por exemplo, a aparente modificação do tom do apito de uma locomotiva (sirene de ambulância, ruído dos motores de carros de corrida etc) aproximando-se ou afastando-se, a grande velocidade, do observador.

Ele explica, também, o "desvio para o vermelho" das estrelas que se afastam da Terra. Quando o efeito é relativo às ondas eletromagnéticas, ele também é conhecido por Doppler-Fizeau.

9. Efeito Meissner

 

Manifesta-se quando um condutor é resfriado num campo magnético.

 

Ao atingir a temperatura de supercondutividade, o campo magnético é expelido para fora da massa do condutor, o qual passa a agir como um verdadeiro "isolante magnético".

10. Efeito Luxemburgo
Denomina-se assim, por ter sido observado, pela primeira vez, com relação às transmissões da Rádio Luxemburgo. Manifesta-se quando as ondas irradiadas por uma emissora poderosa atravessam a mesma região da ionosfera que são também atravessadas por ondas de outras freqüências, de outras emissoras.

Corno resultado, o programa da estação mais potente poderá ser distintamente ouvido durante a recepção das emissoras mais fracas.

11. Efeito Ettinghausen

 

Pertence à família dos efeitos termelétricos. Manifesta-se em condutores planos situados perpendicularmente a campos magnéticos.

 

Quando circula corrente elétrica por esses condutores, observa-se um gradiente de temperatura na direção perpendicular ao fluxo dos elétrons participantes da corrente elétrica.

12. Efeito Siemens
Consiste no aquecimento da massa dielétrica de um capacitor "percorrido" por corrente alternada de alta freqüência. Esse efeito é muito empregado atualmente nos equipamentos de aquecimento dielétricos industriais, de plásticos, madeiras, secagens etc.

 13. Efeito Bequerel

 

Bequerel descobriu que, emergindo-se duas lâminas do mesmo metal numa solução condutora (eletrólito), aparecerá uma diferença de potencial entre ambas, caso uma seja iluminada mais intensamente do que a outra.

14. Efeito Barnett
Consiste na magnetização de um cilindro de aço, na ausência de campos magnéticos (a menos do campo magnético terrestre), bastando para tanto, girar velozmente o cilindro em torno de seu eixo.

15. Efeito Hall
É o fenômeno segundo o qual um condutor num campo magnético apresentará uma diferença de potencial de lado a lado, na direção do campo. Na realidade o efeito surge com virtualmente quase nenhum campo magnético, em alguns semicondutores ou em uma coluna de gás (naturalmente, sempre há algum campo magnético proveniente do próprio planeta).

16. Efeito Thomson
Consiste no fato de que um gradiente de temperatura num metal sempre se faz acompanhar por um pequeno gradiente de potencial elétrico, segundo direção que depende do metal. O resultado disso é que, num condutor atravessado por uma corrente elétrica, o calor devido aos efeitos resistivos (efeito Joule) é ligeiramente maior ou menor que aquele que se pode explicar.

No cobre, isto é mais notável, quando a corrente flui de partes quentes para partes frias. No ferro ocorre o oposto.

A pequena diferença que fugia às explicações é devida, exatamente, ao efeito Thomson.

17. Efeito Peltier
Comumente é confundido com o efeito de termo-elemento, porque de fato está presente na ação de um par-termelétrico. Na realidade, é um estorvo nessa explicação. O efeito Peltier ocorre quando passamos uma corrente elétrica pela junção de dois metais diferentes; na junção ocorrerá aquecimento ou um resfriamento, dependendo do sentido da corrente elétrica.

Encontra atual aplicação prática, no aquecimento ou resfriamento de pequenos objetos por elementos semicondutores e na termopilha.

A revista Química Nova, vol. 16, no. 1, janeiro/fevereiro de 1993 trás excelente artigo de Pedro L. O. Volpe, da UNICAMP, na página 49, com título: "O que são termopilhas, como funcionam e como os químicos podem utilizar estes componentes".

Química Nova é uma publicação da Sociedade Brasileira de Química.

 18. Efeito Volta
Consiste na tensão elétrica gerada quando metais diferentes são postos em contato.

Assim, uma lâmina de cobre superposta a uma lâmina de zinco geram uma d.d.p., com cobre positivo e zinco negativo.

19. Efeito Joule
Quando portadores de carga elétrica atravessam um meio condutor, haverá choques (interações) entre esses portadores e partículas do próprio condutor. Dessas interações, parte da energia elétrica associada aos portadores transfere-se para as partículas do meio condutor, as quais passam a vibrar mais intensamente - o que caracteriza o aquecimento do condutor.

A lei de Joule permite equacionar quanto de energia elétrica é convertida em térmica.

Num resistor, a rapidez com que se efetua essa conversão, é grandeza conhecida como "potência dissipada pelo resistor". O valor dessa grandeza vem expresso por:

P = R.i2 ou P = U.i ou P = U2/R

Se indicarmos por E a quantidade de energia elétrica que é convertida em térmica durante o intervalo de tempo (delta)t, teremos:

E = P. Dt = R.i2. Dt

que é exatamente a lei de Joule.

20. Efeito Miller
Encontra aplicação na linearização da varredura dos geradores de sinais dente de serra. O efeito reside no fato de que a capacitância intereletródica, grade-placa, nas válvulas termiônicas, em particular do triodo, modifica a capacitância efetiva do circulo gerador, variando em eficácia segundo a freqüência e assim, contribui para a linearidade de subida do dente de serra gerado.

21. Efeito Edison
Edison observou que uma lâmpada incandescente (de sua época, quando então o filamento era de carbono), após certo tempo de uso, ficava com a superfície interna do bulbo evacuado revestida de uma fina e escura camada (A).

Ele concluiu que isso era devido às minúsculas partículas de carvão que se destacavam do filamento, quando o mesmo era levado à incandescência, pela corrente elétrica.

Experimentando achar um modo de evitar esse escurecimento, Edison colocou uma placa de metal (P) entre o vidro e o filamento (F). Isso resolveu o problema do escurecimento do bulbo porém, nosso ilustre observador verificou que tal placa ficava carregada (eletrizada). Um sensível galvanômetro (G) ligado entre a tal placa e o filamento acusava uma corrente elétrica unidirecional (retificada, como diríamos hoje!).

Corno explicar a origem dessa corrente elétrica?

Edison não foi capaz de resolver essa questão, aliás, ninguém o faria pois, o elétron ainda não tinha nascido.

A válvula termiônicas nasceu dessa observação de gênio.

Se o elétron fosse conhecido na época, sem dúvida Edison enunciaria o efeito, que hoje leva o seu nome, assim:

"Todo metal aquecido emite elétrons"

A primeira válvula foi a retificadora; depois De Forest inventou a grade e dai para a frente você sabe no que deu isso tudo. Boa parte das válvulas, já há bom tempo, foram substituídas pelos transistores que, por curiosidade, baseiam-se num efeito conhecido mesmo antes de Edison --- o efeito galena.

 22. Efeito magnetotrópico
A ação do magnetismo sobre substâncias orgânicas já havia sido notado por Pasteur, há um século atrás. Experiências mais recentes, levadas a efeito por diversas Universidades, permitiram verificar que após 11 dias de exposição de tomates verdes ao intenso campo magnético de um pólo Sul, os tornaram praticamente vermelhos, enquanto que outros, isentos do "tratamento", apresentaram-se apenas meramente rosados.

Mais recentemente, conseguiu-se, com a aplicação do magnetismo, acelerar a germinação de sementes. O efeito foi batizado de "magnetotropismo".

Uma causa sugerida é a de que o campo magnético excita os sistemas enzimáticos e assim estimula a respiração.

23. Efeito Compton
Arthur Compton ao estudar o espalhamento de raios X, utilizando como meio espalhador um bloco de carbono (isso acorre com certas substâncias cujos átomos são relativamente leves, como o carbono, o boro, o oxigênio e outros), observou que as freqüências dos raios X espalhados diminuíam em certos ângulos.


Experiência de Compton

Para explicar a modificação da freqüência dos raios espalhados, Compton utilizou a teoria quântica da luz. O físico norte-americano propôs que a interação entre um fóton ou quantum de luz e um elétron de um átomo podia ser considerada sob certas condições como a colisão entre duas partículas em mecânica Clássica.

Os elétrons, ligados ao núcleo do átomo por forças eletrostáticas, podiam comportar-se como elétrons livres se a energia (hn) e a quantidade de movimento (hn/c) dos fótons incidentes fosse suficientemente grande. Utilizando as leis da conservação da energia:

hn = hn’ + (1/2) mv2 ,

onde h.n = energia do fóton incidente,  hn’ = energia do fóton espalhado e (1/2)mv2 = energia cinética do chamado “elétron de recuo”.


Efeito Compton.

Como o valor da velocidade do “elétron de recuo” está próximo da velocidade da luz, em muitos casos deve-se utilizar a correção relativística para a massa (ver relatividade, na Sala 23).

Compton também aplicou a conservação da quantidade de movimento (como no caso de duas esferas elásticas), obtendo finalmente a equação:

l' - l = (h/mo.c)(1 - cosq)

onde: l' - l = aumento do comprimento de onda para o fóton espalhado; ( h/mo.c) = ' comprimento de onda' de Compton, onde h é a constante de Planck, mo a massa em repouso do elétron e c a velocidade da luz e, q = ângulo de espalhamento do fóton de comprimento de onda l'.

O elétron de recuo do efeito Compton foi descoberto simultaneamente por Wilson e por Bothe e Becker.

O efeito Compton ocorre principalmente com elétrons livres ou fracamente ligados e pode ser explicado como uma absorção do fóton incidente pelo elétron livre. A energia deste fóton aparece repartida entre o elétron de recuo e um outro fóton de menor energia. Na explicação deste fenômeno, utiliza-se a idéia de “fotons virtuais”, mas não podemos neste resumo sobre os efeitos da Física estendermos-nos em sua explicação.

24. Efeito Selbt 
Relativo às ondas eletromagnéticas (de rádio) estacionárias

O transmissor tem freqüência fixada em 85 MHz e é alimentado por um transformador (primário para a rede local e secundários com tensões adequadas para os filamentos das válvulas osciladoras e suas placas). O tubo de Selbt demonstra ondas de rádio estacionárias para as quais a velocidade de propagação é inferior à velocidade da luz no vácuo (c). 
O tubo de Selbt é de vidro e tem sobre si um fio de cobre enrolado em forma de espiral. Essa espiral é projetada de modo a ter freqüência natural de oscilação igual a do transmissor. O tubo é acoplado ao transmissor apenas mantendo uma de suas extremidades próxima á bobina de transmissão.

À medida em que deslocamos uma limpada (fluorescente, de néon ou incandescente) ao longo do tubo, podemos visualizar os ventres (lâmpada acesa) e os nós (lâmpada apagada) da onda estacionária. Para a freqüência do transmissão especificada (85MHz), a distância entre ventres consecutivos ou nós consecutivos está em torno de 11 cm, o que corresponde a meio comprimento do onda (semionda). 

É necessário que a pessoa que segura a lâmpada esteja em contato com a terra para que, em regiões de ventre, a lâmpada seja percorrida por corrente elétrica. O melhor afeito se obtém com lâmpadas fluorescentes ou de néon.

25. Efeito Auger
Tema de física atômica; consistindo na emissão de um elétron por um átomo excitado, sem a emissão de fótons. Pode ocorrer pela absorção do excesso de energia do núcleo excitado, por um elétron do átomo, seguido pela ejeção deste elétron (elétron Auger).

26. Efeito Cerenkov
O tema é eletromagnetismo. Trata da emissão de radiação eletromagnética por uma partícula que se move num meio com velocidade maior que a da luz neste meio. Observa-se em líquidos e sólidos, e comumente no moderador líquido de reatores nucleares, onde aparece com uma bonita radiação azulada. A emissão de energia só ocorre em regiões limitadas por um cone cujo ângulo do vértice é igual a arc sen(c/v), em que c é a velocidade da luz e  v  a da partícula, ambas no meio em que esta se move.

27. Efeito Corbino
Refere-se ao estabelecimento de correntes elétricas circulares num disco em que existem correntes elétricas radiais e que se encontra num campo magnético perpendicular ao seu plano. É um fenômeno ligado ao efeito Hall e observa-se, por exemplo, no bismuto, no antimônio, no cobre, no alumínio e no ferro.
Em primeira aproximação a corrente circular é proporcional à intensidade do campo e à intensidade de corrente. esta proporcionalidade não se mantém quando a intensidade do campo é elevada e não vale para muitos materiais.

28. Efeito Costa Ribeiro
Trata da separação de cargas elétricas positivas e negativas no processo de solidificação de certos dielétricos como ceras vegetais, óleos etc. É um sinônimo para efeito termodielétrico.

29. Efeito Cotton-Mouton
É tema da Óptica Física. Trata da birrefringência provocada num líquido pela ação de um campo magnético transversal à direção da luz que o atravessa. É proporcional ao quadrado da intensidade do campo magnético e é o análogo magnético do efeito Kerr.

30. Efeito Debye-Falkenhagen
O tema é da eletroquímica. Trata da diminuição da resistência elétrica de um eletrólito quando aumenta a freqüência da corrente elétrica que o atravessa. Deve-se à diminuição da atmosfera de íons que cerca um determinado íon e que influencia a sua mobilidade.

31. Efeito Debye-Sears
Tema da Óptica Física. Consiste na difração da luz por um sistema de ondas estacionárias de ultra-som num gás. A estrutura periódica que este sistema empresta ao gás modifica-lhe, também periodicamente, as propriedades físicas, especialmente o índice de refração, o que determina a difração e a interferência de ondas eletromagnéticas.

32. Efeito Destriau
Trata da luminescência provocada num sólido pela ação direta de um campo elétrico. Apresenta-o, por exemplo, o sulfeto de zinco convenientemente dopado. Também se diz eletroluminescência ao referir-se a esse efeito.

33. Efeito Dorn
É tema da Físico-Química. É um dos quatro efeitos eletrocinéticos que podem ser observados num colóide ou em uma suspensão. Consiste no estabelecimento de uma diferença de potencial elétrico ao longo de uma coluna vertical onde ocorre a sedimentação de um colóide ou de uma suspensão. É o efeito inverso da eletroforese.

34. Efeito Dufour
Detalhes em Termodinâmica. Gradiente de temperatura provocado pela  diferença de gradiente de concentração, num processo de difusão.

35. Efeito Einstein-de Hass

?. Efeito ... (envie sua colaboração)

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Eis aqui nossas sugestões para trabalhos escolares envolvendo Efeitos Físicos. O aluno pode acrescentar mais outro tanto deles, apresentando um trabalho mais extenso, eventualmente incluindo algum histórico dos personagens citados. Eis mais sugestões para continuar esse trabalho:

Efeito Barkhausen (das oscilações), efeito Einstein- de Haas, efeito de eletrostricção, efeito fotoelétrico,  Efeito Hall (das linhas equipotenciais), efeito Zeeman, efeito Zeeman (inverso), efeito Voigt, efeito Cotton-Mouton, efeito Faraday etc.



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