Garrafa de Leiden

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Garrafa de Leiden.

A garrafa de Leiden (ou de Leyden), ou ainda, na sua forma portuguesa, de Leida,[1] é uma espécie primitiva de capacitor, dispositivo capaz de armazenar energia elétrica. Foi inventada acidentalmente em 1746 por Pieter van Musschenbroek, professor da Universidade de Leiden, Países Baixos, quem estudou suas propriedades e a popularizou.

História[editar | editar código-fonte]

Um dispositivo similar foi descrito pouco antes (1745) por Ewald Georg von Kleist, na atual Alemanha. Apesar de existir uma incerteza sobre como o aparato original era,[2] acredita-se que este era composto por uma garrafa de vidro com água no seu interior, tampada com uma rolha perfurada por uma haste metálica que ficava em contato com a água. Quando a garrafa era segurada pela mão de um operador e a haste posta em contato com o terminal de uma máquina eletrostática, uma grande quantidade de carga elétrica era acumulada sobre as paredes da garrafa, com polaridades opostas dentro e fora. Se o operador então tocasse a haste com a outra mão, receberia um forte choque elétrico causado pela repentina descarga da garrafa. Essa descarga repentina do aparato foi um fator contribuinte que deu suporte à ideia de caminho (circuito) seguido pela corrente elétrica.[3]

A garrafa de Leiden chamou muita atenção pela facilidade de manuseio devido ao seu tamanho e pela quantidade de carga que ela poderia armazenar. Pertinente a essa popularidade, houveram muitas pesquisas em relação a temperatura da água, tipo de vidro, dentre outros fatores pela necessidade manter a parte externa da garrafa totalmente seca. Logo se descobriu que a água não era necessária, e que foi mais eficiente cobrir as paredes interna e externa da garrafa com uma folha metálica, deixando a folha interna em contato com a haste metálica.

A descoberta desse aparato levou a grandes avanços na compreensão dos fenômenos elétricos, pois se passou a ter uma forma melhor de armazenar cargas elétricas significantes em um pequeno espaço. Sua evolução levou aos capacitores usados em eletricidade e eletrônica atualmente.

Nesse contexto, a garrafa de Leiden pode ser comparada ao capacitor cilíndrico, o qual tem sua capacitância determinada pela relação entre a carga e a diferença de potencial[4].

Armazenamento da carga[editar | editar código-fonte]

Distribuição de cargas em uma Garrafa de Leiden

Acreditava-se inicialmente que a carga estava armazenada totalmente na água. No entanto, em 1700, o estadista americano e cientista Benjamin Franklin realizou várias pesquisas com garrafas cheias de água e folhas, mas que no fim, concluiu que a carga estava estocada no vidro.[carece de fontes?]

Carga residual[editar | editar código-fonte]

Se o frasco de Leiden for descarregado por um curto circuito dos revestimentos interno e externo e deixado para descansar por alguns minutos, parte da carga anterior será recuperada e uma segunda faísca poderá ser obtida a partir dele.[5]

Curiosidade[editar | editar código-fonte]

Uma garrafa de Leiden com 111 pF de capacitância armazena tanta carga quanto uma esfera isolada com 2 metros de diâmetro, para a mesma tensão.[carece de fontes?]

Referências

  1. Fernandes, Ivo Xavier (1941). Topónimos e Gentílicos. I. Porto: Editora Educação Nacional, Lda. 
  2. Jardim, Wagner Tadeu; Guerra, Andreia (23 de abril 2018). «Práticas científicas e difusão do conhecimento sobre eletricidade no século XVIII e início do XIX: possibilidades para uma abordagem histórica da pilha de Volta na educação básica» (PDF). Revista Brasileira de Ensino de Física. 40 (3). 16 páginas. Consultado em 1 de dezembro de 2018 
  3. Jardim, Wagner Tadeu; Guerra, Andreia (2018). «A Garrafa de Leiden em uma perspectiva histórica» (PDF). Física na Escola. 16 (2). 8 páginas. Consultado em 1 de dezembro de 2018 
  4. Sadiku, Matthew N.O. (2004). Elementos de Eletromagnetismo. Porto Alegre: Bookman 
  5. «Electrostatics». Encyclopædia Britannica, 11th Ed. 9. The Encyclopædia Britannica Co. 1910. 246 páginas. Consultado em 28 de abril de 2018 
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