Ciência e tecnologia (a descoberta das ondas de rádio)

Circuito para demonstrar a natureza da descarga de uma centelha.

   Para compreender as experiências que levaram à descoberta das ondas de rádio, precisamos desvendar a natureza oscilatória das centelhas produzidas nas descargas elétricas sob determinadas condições.

   Suponha um circuito igual ao da figura ao lado, consistindo de um condensador (ou vaso de Leyden), uma bobina de indução e uma abertura de centelha formada por duas pequenas esferas.

   Após carregar o condensador, aproximamos lentamente uma esfera da outra, a voltagem entre as placas do condensador (ou vaso de Leyden) provoca subitamente uma centelha.

  Em 1842, quando Joseph Henry (1797 – 1878) realizou esta experiência, ele percebeu que a corrente não fluía continuamente em um único sentido, ela oscilava de um lado para outro até a dissipação de toda a energia. Este fenômeno é análogo à oscilação de um pêndulo. 

Verificação experimental

   Corte o fio do circuito da figura anterior em um ponto qualquer como indicado na figura ao lado e insira um pedaço de papel mata-borrão embebido em uma solução de iodeto de potássio (KI) misturada com amido. Agora, a corrente passa através do papel mata-borrão, mas a eletrólise resultante libera iodo no pólo positivo.

   Como o iodo dá ao amido uma coloração azul intensa, a região que ficar mais próxima do pólo positivo deve tornar-se azul, deixando a outra extremidade sem alteração de cor. Mas a experiência mostra que o amido deixa ambas as extremidades do papel mata-borrão com a cor azul.

   Conclusão, a corrente não flui num único sentido, ela oscila de um lado para outro. Em uma única descarga, durante menos de um milésimo de segundo, pode ocorrer milhares de oscilações.

   Em 1886, Hertz mostrou que a descarga de uma única centelha produz uma corrente alternada (CA) com uma frequência enormemente grande.

Experiências de Hertz

  

Em suas experiências, Hertz usou um circuito “condutor primário” - ou antena transmissora, como se diz atualmente - com duas placas de latão, com aproximadamente 40cm de lado, ligadas por um fio de cobre com 60cm de comprimento. No meio deste fio havia uma abertura de centelha, na qual as oscilações da centelha eram produzidas pelas descargas de uma bobina de indução. O condutor foi colocado a 15cm acima do piso com o plano das placas na vertical, vide figura acima. O circuito secundário - ou antena receptora, como se diz atualmente – consistia de um fio dobrado na forma de um retângulo para formar um circuito quase fechado. O seu tamanho foi escolhido de maneira que sua frequência natural de oscilação coincidisse com a frequência do circuito primário.

   Sob as condições descritas acima, os dois circuitos entravam em ressonância elétrica quando ocorria uma descarga elétrica. As duas placas de latão funcionam como as placas de um vaso de Leyden, tendo o ar como meio dielétrico entre elas. Como o espaço entre elas é relativamente grande, o campo elétrico entre essas placas se estende por uma região relativamente grande.

   Em um vaso de Leyden, o campo elétrico fica confinado numa região estreita determinada pela espessura do vidro. O arranjo usado por Hertz possibilita a irradiação de uma grande quantidade de energia para o espaço sob a forma de ondas eletromagnéticas, toda vez que ocorre uma oscilação de corrente entre as placas.