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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.
EFEITO:
Fisicamente, 'efeito' é designação genérica de um fenômeno
notável ou conspícuo por qualquer particularidade. É
reconhecido, comumente, pela particularidade que o
caracteriza ou pelo nome do observador que o descobriu.
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 da montagem ilustrada à
direita, acima (método de Poggendorff), ou mediante um tubo
de aço ou de ferro (método de quadrante), conforme a
montagem que ilustramos abaixo. O método de Poggendorff,
usando um feixe laser incidente no pequeno espelho plano é
mais sensível e preciso.
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
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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.
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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-Fizeau
Também se diz,
simplesmente, Efeito Doppler; alguns preferem dizer
'Doppler' quando se trata de onda sonora e 'Doppler-Fizeau'
quando se trata de onda eletromagnética.
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.
É fácil verificá-lo para as
ondas sonoras, registrando a altura do som emitido
pelo apito de uma locomotiva que se aproxima ou afasta de um
observador, como dito acima. Quando o móvel se aproxima do
observador a altura do som é maior que a emitida e quando se
afasta é menor. Quantitativamente, estas observações
exprimem-se pela expressão:
f' = f.[v +ou-
v'].[v -ou+
v"]-1
em que f' e f são as freqüências
observada e emitida, v é a velocidade da onda no meio, v' a
velocidade do observador medida num referencial fixo no meio
e v" a velocidade da fonte medida no mesmo referencial. Os
sinais positivo no numerador e negativo no
denominador indicam que o observador e a fone se
aproximam; os outros dois sinais indicam o afastamento.
Para as ondas eletromagnéticas o
efeito exprime-se quantitativamente por:
f = f'.[1 + (v/c)cosq].[1
- (v/c)2]-1/2
em que f é a freqüência da onda,
num referencial que se move com velocidade v em relação a
outro em que a freqüência da mesma onda é f'; c é a
velocidade da luz e q
é o ângulo entre a direção de movimento e a direção da
propagação da luz. A diferença entre f e f' é o chamado
deslocamento Doppler.
9. Efeito
Meissner
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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
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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
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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, por exemplo, na ausência
de campos magnéticos (a menos do campo magnético terrestre),
bastando para tanto, girar velozmente o cilindro em torno de
seu eixo. A magnetização corresponde à que é causada no
corpo por um campo magnético cuja indução B é dada
por B = w.g em que w é a velocidade angular
de rotação e g a razão giromagnética do corpo. O fenômeno
é um efeito giromagnético, inverso do efeito
Einstein-de Haas. Sua intensidade é muito pequena.
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, em parte, o aquecimento do condutor.
A lei de Joule permite
equacionar quanto de energia elétrica é convertida em
térmica. Dessa energia térmica produzida, uma parte eleva a
temperatura do condutor e outra parte é trocada com o meio
ambiente sob a forma de calor.
A quantidade de calor trocado
com o ambiente, por sua vez depende, por uma parte, da
intensidade da corrente através do condutor, por outra, da
natureza e das dimensões desse condutor, isto é, da sua
resistência elétrica. As observações que demonstram este
fenômeno são numerosas:
a) nos
filamentos das lâmpadas incandescentes (que alcançam
temperaturas acima dos 2000 oC);
b) nos potenciômetros e reostatos (que podem até
tornarem-se incandescentes pela passagem de elevadas
intensidades de corrente);
c) nos enrolamentos de motores, dínamos e alternadores
(que requerem, por vezes, ventilação forçada para que
não venham a 'queimar');
d) nos fusíveis de metal e ligas de baixo ponto de fusão
(que são fundidos quando a corrente supera certos
limites);
e) nos eletrodomésticos (radiadores, ferros de passar,
chuveiros, secadores de cabelo, fogões, marmitas,
fornos, fogareiros etc.);
f) nos fornos elétricos industriais (de arco, de
resistência, de indução, que permitem obtenção de
elevadas temperaturas com variadas funções), etc.
Uma primeira experiência, que
permite obter conclusões científicas do fenômeno em
observação, consiste em estender entre dois suportes, um fio
de ferro de 0,5 a 1,5 mm de diâmetro e de 4 a 5 metros de
comprimento.
A seguir, fazendo passar por ele uma corrente de intensidade
de alguns ampères; constatamos que:
o fio se aquece, dilata e baixa. Quando se interrompe a
corrente, o fio resfria e sobe. Aumentando-se a intensidade
de corrente, o fio torna-se incandescente e depois funde.
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Dilatação de um fio de ferro aquecido pela
corrente elétrica |
Usando-se de fio de ferro
galvanizado, o zinco superficial queimará com grande brilho.
Usando-se fio de aço duro observa-se, durante o aquecimento,
que o fio inicialmente desce, depois sobe um pouco, para
tornar a descer apreciavelmente. Os mesmos fenômenos, que se
reproduzem em sentido inverso, quando se interrompe a
corrente, são devidos às transformações internas do aço.
Usando-se fio de alumínio observa-se que este funde-se mas,
fica envolto por uma camada de alumina que o sustenta;
constituindo assim um fio muito leve.
As leis de Joule têm por objeto
determinar a quantidade de calor Q que se desprende
num condutor, durante o intervalo de tempo
Dt,
quando percorrido por corrente de dada intensidade i.
A formulação da primeira lei de Joule diz:
A
quantidade de calor desprendida num dado condutor, por
unidade de tempo, é proporcional ao quadrado da
intensidade de corrente.
A grandeza Q/Dt
é denominada potência térmica do condutor (P), de
modo que podemos escrever: P
a
i2 .
Esta lei resulta da seguinte
experiência:
Uma espiral S de um fio de ferro mergulha na água de
um calorímetro C; faz-se passar em S uma
corrente cuja intensidade i se regula mediante o
reostato R e se mede com o amperômetro A.
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A
quantidade de calor desprendido é proporcional
ao
quadrado da intensidade de corrente |
Faz-se passar sucessivamente e
durante um minuto cada vez, correntes de 1A, 2A, 3A, 4A, na
espiral S, resultando os seguintes valores:
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Intensidade de corrente |
elevação de temperatura |
Calor despendido |
1A
2A
3A
4A |
11-10=1oC
15-11=4oC
24-15=9oC
40-24=16oC |
1000cal
4000cal
9000cal
16000cal |
o que verifica a lei enunciada.
A segunda lei de Joule
tem por objeto determinar como influi a geometria e a
natureza do condutor no fenômeno observado; é enunciada
assim:
A
quantidade de calor Q despendia na unidade de tempo,
para uma dada intensidade de corrente (constante),
depende do comprimento, da seção reta e da natureza do
condutor.
Substituamos na experiência
precedente a espiral metálica S por uma outra do
mesmo metal, mas de comprimento ou secção diferentes, ou
ainda por uma espiral de mesmas dimensões, mas de natureza
diferente. Para um mesmo valor da intensidade de corrente as
quantidades de calor desprendidas por segundo não são as
mesmas. Este resultado pode ser facilmente evidenciado por
experiências de ordem qualitativa:
Experiência 1
— Dispõem-se, em série, dois fios de mesmo comprimento, do
mesmo metal (ferro por exemplo), mas de secções muito
diferentes (0,1 e 2 mm) e faz-se passar neles uma corrente
controlada. Aumentando-a progressivamente, constata-se que o
fio fino torna-se incandescente, enquanto que o mais grosso
se aquece muito menos.
Experiência 2
— Dispõem-se, em série, dois fios de mesmo comprimento,
mesma seção reta, porém um de cobre e outro de ferro.
Aumentando-se pouco a pouco a intensidade de corrente, o de
ferro torna-se incandescente, enquanto que o cobre pode ser
sustido na mão.
Conclusão, se P = Q/Dt
é a potência termoelétrica do condutor, sob corrente
constante de intensidade i, tem-se: P = R.i2
, onde R, característico do condutor, recebe a
denominação de 'resistência elétrica' e engloba os
parâmetros: comprimento do fio, seção reta do
condutor e natureza do mesmo.
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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 Dt,
teremos:
E
= P.
Dt
= R.i2.
Dt
que traduz
exatamente as leis 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!).
Como 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.
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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”.
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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 (em relação ao
comprimento de onda do fóton incidente); ( 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 Piezelétrico
Piezeletricidade do
quartzo, fenômeno descoberto por Curie em 1882
O quartzo ou cristal de rocha cristaliza sob a forma de um
prisma hexagonal regular ABCDEFA'B'C'D'E'F', terminado por
duas pirâmides hexagonais de vértices O e O', como se
ilustra abaixo, em a e c.
De duas em duas, as arestas
AA',CC',EE' são terminadas por facetas que faltam nas
arestas intermediárias, resultando dai uma dessimetria
particular. 00’ é um eixo ternário A3, isto é, o
cristal se encontra na mesma forma, depois de o termos
girado um terço de circunferência (120o) em torno
desse eixo. Toda reta que une os meios de duas arestas
opostas é um eixo de simetria binária A2, isto é,
o cristal apresenta a mesma forma, depois de uma rotação de
180o em. torno desse eixo. Há, pois, um eixo de
simetria ternária A3 e três eixos de simetria
binária A2.
Imaginemos que se tenha cortado
uma lâmina L desse cristal (ilustração acima em b e
c), formando um prisma reto de base retangular de
modo que quatro faces sejam paralelas a A3 e duas
sejam paralelas a um dos eixos A2.
Jacques e Pedro Curie
descobriram, em 1882, que essa lâmina é piezelétrica,
ou por outra, que se pode eletrizar por compressão
(piezo, em grego, significa pressão) ou por tração e de
duas maneiras diferentes.
Exercendo-se, por exemplo, um
esforço de compressão ou de tração segundo A2,
observa-se a formação de cargas elétricas, iguais e de
sinais contrários, nas duas armaduras metálicas aplicadas
sobre as faces perpendiculares a A2; mas se o
esforço mecânico exercido for uma compressão ou uma tração,
os sinais das cargas elétricas desenvolvidas se inverterão.
Reciprocamente, sendo reversível o fenômeno, se eletrizarmos
as referidas faces, o cristal se alongará ou encurtará
segundo A2, num sentido tal que tende a
neutralizar as cargas assim originadas.
É uma aplicação da condição
geral de estabilidade dos equilíbrios.
Por outra parte, pode-se exercer
o esforço de compressão ou de tração sobre as duas faces
simultaneamente paralelas a A2 e A3,
aparecendo ainda cargas elétricas nas mesmas faces como
anteriormente. As cargas mudam de sinal com o sentido do
esforço (ilustração acima, em d), e o fenômeno é
ainda reversível, isto é, a eletrização faz variar a
espessura da lâmina.
Experiência
com o quartzo piezelétrico de Curie
A experiência
representada na figura abaixo permite observar a eletrização
do quartzo por tração, assim como a variação de comprimento
devida à eletrização.
Exercendo-se a tração de 5 kgf
perpendicularmente a A2 e A3, as
lâminas de estanho coladas nas faces perpendiculares a A2
se eletrizam com sinais contrários. As folhas de ouro do
eletroscópio indicam um desvio correspondente a uma
diferença de potencial de 100 volts, por exemplo.
Reciprocamente, comunicando às lâminas de estanho as cargas
elétricas precedentes, o quartzo se contrai e torna-se capaz
de levantar 5 kgf.
A um esforço duplo corresponde
uma carga elétrica dupla. Outros cristais, muito numerosos,
mas apresentando todos uma certa dessentiria, possuem essa
mesma propriedade piezelétrica. Alguns se eletrizam por
variação de temperatura (fenômeno pirelétrico;
exemplo: a turmalina). Verifica-se ainda nesses fenômenos,
como nos do atrito e da influência, que, em cada operação se
engendram duas cargas elétricas iguais e de sinais
contrários, isto é, tais que se as superpuséssemos num mesmo
ponto, esse ponto permaneceria neutro.
Aplicações do quartzo piezelétrico
a) Medidas elétricas - Carregando-se um
cristal de quartzo com um peso dado, produz-se uma
determinada quantidade de cargas elétricas positiva e
negativa. Baseados nisso, J. e P. Curie inventaram um
aparelho que serve diariamente, nos laboratórios de estudo
dos corpos radioativos, para a medida das. quantidades de
cargas elétricas que esses engendram. Neutraliza-se essa
quantidade de carga pela que desenvolve, numa das faces do
cristal, a ação de um peso dado. O cristal piezelétrico,
quartzo, tartarato duplo de potássio e sódio, ou outro,
substitui, aqui, um galvanômetro ou um eletrômetro de
grandíssima sensibilidade.
b) Medida da pressão nos
canhões - A
lâmina de cristal é submetida às pressões sucessivas que
produz a explosão. Daí resulta uma liberação
progressiva de cargas elétricas, que um oscilógrafo de fácil
instalação registra. A curva assim obtida é a da pressão em
função do tempo.
Podemos, assim, medir outras pressões ou outras grandezas
susceptíveis de se transformar em pressões. Construíram-se,
por exemplo, receptores de fonógrafos (toca-discos) que
utilizam a piezeletricidade dos cristais. Por bom tempo os
'fones de ouvido' de cristais foram largamente utilizados;
hoje já são raros.
e) Medida de intensidade
de forças - As forças ou pesos que se deseja medir
atuam convenientemente sobre a lâmina de quartzo, e o
aparelho elétrico que mede as cargas é graduado em
quilogramas-força ou em newtons, resultando, assim, uma
espécie de báscula muito simples e fiel.
d) Produção dos ultra-sons -
Pesquisa de submarinos - Sondagem do mar
- Um oscilador (ou um sistema
emissor de rádio) de 100 kHz (ilustração abaixo) carrega,
alternadamente, as duas faces, normais a A2, de
uma lâmina de quartzo Q, produzindo nele contrações e
dilatações de freqüência 100 kHz. Suponhamos que a espessura
da lâmina seja igual ao comprimento de um tubo sonoro capaz
de vibrar com essa freqüência, isto é, tendo como
comprimento o semicomprimento de onda no quartzo: produz-se
um fenômeno de ressonância, e o quartzo vibra com grande
amplitude, emitindo o 'som' de 100 kHz, com grande
intensidade. É um ultra-som que o ouvido não percebe,
de um certo modo análogo às radiações ultravioletas, que os
olhos não vêem.
As vibrações assim produzidas se
propagam na água com a velocidade de 1 500 metros por
segundo, produzindo ondas de comprimento igual a 1,5
centímetro, que se transmitem quase sem se difratar, numa
direção normal às faces da lâmina que as emite. Ondas mais
longas apresentariam maior difração.
Tais ondas penetram a uma grande profundidade, sem serem
absorvidas, podendo mesmo vencer vários quilômetros,
enquanto um feixe de luz solar seria extinto, geralmente,
depois de uma centena de metros.
Quando encontram um obstáculo, o
fundo do mar ou um submarino, as ondas em questão se
refletem e retornam, como um feixe luminoso que encontrasse
um espelho comum, podendo voltar ao ponto de partida.
O mesmo cristal torna-se, então,
um receptor de ondas mecânicas sonoras que o esmagam e
dilatam, de sorte que vem a funcionar, por reversibilidade,
como um gerador de correntes elétricas. Essas
correntes são pouco intensas, mas são suficientes para
carregar a grade de uma válvula termiônica de três
eletrodos, ou, modernamente, a base de um transistor,
podendo evidentemente ser amplificadas pelos métodos
clássicos da radiotelegrafia. Em seu retorno, essas ondas
são ouvidas e registradas.
Pode-se, assim, medir o tempo
que separa a partida da chegada, isto é, o tempo de ida e
volta dos ultra-sons, Se é de 2 segundos, o obstáculo
acha-se à distância de 1 500 metros, descobrindo-se assim,
facilmente, um submarino escondido a uma distância inferior
a 1 500 metros do navio a que pretende atacar. Se o tempo é
de 2/100 de segundo, 4/100 de segundo..., a profundidade do
mar é de 15 metros, 30 metros, etc.
Destarte, o mesmo aparelho,
podendo servir, em tempo de guerra, para a caça de
submarinos, é utilizado, em tempo de paz, para o nivelamento
do fundo do mar, para procurar icebergs ou navios
submersos, flutuantes entre duas águas. Serve, ainda, de
sonda para um navio em perigo de encalhar num baixio ou de
abalroar em recifes não indicados nos mapas.
A piezeletricidade do quartzo é
um exemplo frisante desses fenômenos que parecem, à primeira
vista, interessantes unicamente aos físicos dos
laboratórios, mas que são quase sempre susceptíveis de uma
aplicação industrial insuspeitada pelo sábio que consegue
descobri-los.
36.
Efeito Faraday da rotação da luz
A descoberta de que a luz era de certo modo
relacionada com a eletricidade e o magnetismo foi obra de
Faraday, em 1845. Após revelar as relações até então ocultas
entre a eletricidade e o magnetismo, ele começou a procurar
uma interação entre o magnetismo e a luz. O aparelho que
utilizou foi simplesmente um pedaço de vidro grosso e um
eletroímã em forma de ferradura. Colocou o pedaço de vidro
em contato com os pólos magnéticos, conforme se vê abaixo.
Em seguida, passou um feixe de luz polarizada pelo vidro, de
maneira que ele se deslocasse essencialmente na mesma
direção que as linhas magnéticas de força entre os pólos.
Quando ele estudou a luz que emergiu do vidro, verificou que
ainda estava polarizada, mas que seu plano de polarização
havia sido modificado pelo campo magnético.
|

Aparelho de Faraday para mostrar
que a luz é relacionada com a eletri-
cidade e o magnetismo.
A luz polarizada penetrando no vi-
dro passa por uma transformação em
seu plano de polarização, enquanto
estiver presente um campo magnético |
Para ilustrar, suponhamos que a
luz que penetra no vidro seja polarizada assim //// - as
vibrações de luz ocorrendo somente na direção (/); a que
passa através do vidro torna-se polarizada assim = e
que a luz que emerge do vidro estaria então vibrando em um
plano diferente, assim \\\\ - fazendo um ângulo com o plano
horizontal.
Este "efeito de Faraday", como é chamado, ocorre sempre que
uma luz polarizada passa através de uma substância
transparente, ao longo das linhas de força de um forte campo
magnético.
O efeito de Faraday
demonstrou a íntima relação entre as ondas de luz e o
eletromagnetismo. Sabemos hoje que o efeito é causado por
pequeninas correntes elétricas dentro de átomos individuais.
Quando colocadas em um forte campo magnético, essas
correntes são ligeiramente modificadas dentro do átomo. Mais
tarde, foi demonstrado que essas modificações produzem a
rotação do plano de polarização, observada por Faraday.
?.
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.
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