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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.

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

 

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-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

 

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, 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.


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.


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:

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.

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.


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 (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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