As contribuições de Maxwell para o eletromagnetismo

1. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Adriano dos Santos Oliveira Universidade Federal de Campina Grande - UFCG Centro de Educaç ão e Saúde Unidade Acadêmica de Educaç ão 20 de Março de 2015 Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

2. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Sumário 1 Introduç ão 2 A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell Eletricidade Magnetismo Galvanismo 3 As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell 4 Avanços pós-Maxwell O experimento de Hertz O experimento de Michelson-Morley Relatividade Especial 5 Consideraç ões Finais Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

3. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Introduç ão Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Um apanhado histórico do eletromagnetismo, colocando Maxwell como figura principal, mostrando o que se tinha antes de Maxwell e as contribuiç ões deixadas por ele. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

4. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Eletricidade A primeira evidência de eletricidade se deu na Grécia Antiga ... Figura: Tales de Mileto e o âmbar Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

5. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Eletricidade No ano de 1600 William Gilbert(1544-1603) publicava o livro De magnete Figura: William GilbertAdriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

6. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Eletricidade Deram importantes contribuiç ões para a Eletricidade: Otto Von Guericke (1602-1686); Francis Hauksbee (1660-1713); Stephen Gray (1666-1736); Charles Dufay (1698-1739); Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

10. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Eletricidade Piert Von Musschenbroek (1692-1761), em 1745, inventou a garrafa de Leyden: Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

11. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Eletricidade Benjamin Franklim (1706-1790) explicou o funcionamento da garrafa de Leyden e descobriu a natureza do raio: Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

12. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Eletricidade No ano de 1785, Charles Coulomb (1736-1806) determinou experimentalmente a força elétrica utilizando uma balança de torç ão: Fe(r) = 1 4πε0 Q · q r2 ˆr Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

13. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Magnetismo A magnetita. chineses inventaram à bússola há 2000 anos a.C. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

14. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Magnetismo A magnetita. chineses inventaram à bússola há 2000 anos a.C. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

15. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Magnetismo Petrus Peregrinus (1220-1270) na carta sobre o magneto. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

16. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Magnetismo William Gilbert, no livro De Magnete, faz um apanhado sobre magnetismo, corpos imantados e afirma que a Terra é um grande ´ımã. Figura: Terrela Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

17. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo O galvanismo é o estudo da eletricidade cont´ınua. Luigi Galvani (1737-1798) defenfia a existência da eletricidade animal. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

18. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo O galvanismo é o estudo da eletricidade cont´ınua. Luigi Galvani (1737-1798) defenfia a existência da eletricidade animal. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

19. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo Em 1800 Alessandro Volta (1745-1827), criou a pilha elétrica. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

20. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo Hans Christian Oersted (1777-1851) descobriu a relaç ão entre Eletricidade e Magnetismo em 1820; Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

21. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo O francês Andre Marie Ampère (1775-1836) Atribu´ı o magnetismo a correntes circulares; atraç ão e repulsão entre correntes paralelas; criou o eletro-´ımã; Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

24. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo Michael Faraday (1791-1867) Linhas de força; Induç ão eletromagnética; Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

25. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Eletricidade Magnetismo Galvanismo Galvanismo Michael Faraday (1791-1867) Linhas de força; Induç ão eletromagnética; Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

26. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell James Clerk Maxwell (1831-1879) Maxwell foi o f´ısico do Séc. XIX. Sua infância em Glenlair; Academia de Edimburgo; Universidade de Edimburgo; Universidade de Cambridge; Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

30. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Os trabalhos de Maxwell em Eletromagnetismo, foram: Em 1857, Sobre as linhas de Força de Faraday ; Entre 1861 e 1862, Sobre a F´ısica das Linhas de Força ; Em 1864, A Teoria Dinâmica do Campo Eletromagnético ; Em 1873, O Tratado Sobre Eletricidade e Magnetismo ; Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

34. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell As Equaç ões de Maxwell Maxwell representou as leis do Eletromagnetismo em um grupo de 20 equaç ões, que foram escritas na forma de componentes. As quatro equaç ões que conhecemos hoje foram sintetizadas por Oliver Heaviside e Willard Gibbs em 1884. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

35. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Lei de Gauss para a Eletrostática Lei de Gauss para a Eletrostática: O fluxo elétrico por uma superf´ıcie fechada é dado pela quantidade de cargas envolvidas pela superf´ıcie. E · da = qenc ε0 . (1) Na forma diferencial: · E = ρ ε0 . (2) Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

36. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Lei de Gauss para a Magnetostática Lei de Gauss para a Magnetostática: O fluxo magnético por uma superf´ıcie fechada é nulo. B · da = 0. (3) Na forma diferencial: · B = 0. (4) Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

37. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Lei de Induç ão de Faraday Lei de Induç ão de Faraday: A circulaç ão de um campo elétrico em um circuito fechado, ocorre devido a variaç ão de fluxo magnético no tempo neste circuito. C E · dl = − d dt S B · da. (5) Na forma diferencial: × E = − ∂B ∂t . (6) Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

38. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell A Lei de Ampère-Maxwell Maxwell dividiu as constantes elétrica e magnética; Uma onda eletromagnética poderia se propagar através de campos elétricos e magnéticos à velocidade da luz? Maxwell viu um problema teórico na lei de Ampère, exemplificando no carregamento de um capacitor. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

41. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell A Lei de Ampère-Maxwell Usando matemática, Maxwell completou a lei de Ampère com um termo que ele chamou de corrente de deslocamento: C B · dl = µ0 S1 J · da + µ0ε0 S2 ∂E ∂t · da. (7) Na forma diferencial: × B = µ0J + µ0ε0 ∂E ∂t . (8) Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

42. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Luz e Eletromagnetismo Usando as leis de Faraday e de Ampère-Maxwell no Vácuo: × E = − ∂B ∂t (9) × B = µ0ε0 ∂E ∂t (10) Aplicando o rotacional em ambas: 2 E = µ0ε0 ∂2E ∂t2 (11) 2 B = µ0ε0 ∂2B ∂t2 (12) Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

43. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Luz e Eletromagnetismo Comparando com a equaç ão de onda 2 f = 1 v2 ∂2f ∂t2 (13) fazemos a seguinte relaç ão 1 v2 = µ0ε0, v2 = 1 µ0ε0 , v = 1 √ µ0ε0 . Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

44. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais James Clerk Maxwell As Equaç ões de Maxwell Luz e Eletromagnetismo substituindo os valores experimentais de µ0 e ε0, temos v = 1 √ µ0ε0 ≈ 3 × 108 m s (14) Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

45. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais O experimento de Hertz O experimento de Michelson-Morley Relatividade Especial O experimento de Hertz Em 1887, Hertz descobriu as ondas eletromagnéticas, Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

46. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais O experimento de Hertz O experimento de Michelson-Morley Relatividade Especial O experimento de Michelson-Morley Albert Michelson com a ajuda de Eduard Morley, tentou comprovar a existência do Éter. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

47. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais O experimento de Hertz O experimento de Michelson-Morley Relatividade Especial As transformaç ões de Lorentz Hendrik Lorentz; Para que observadores tenham uma descriç ão simultânea de algum evento: x, = γ (x − vt) y, = y z, = z t, = γ t − vx c2 onde γ = 1 1−v2 c2 é o fator de contraç ão de Lorentz. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

50. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais O experimento de Hertz O experimento de Michelson-Morley Relatividade Especial Relatividade Especial Em 1905, Albert Einsteim publica o artigo sobre A eletrodinâmica dos corpos em movimento. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

51. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Consideraç ões Finais Maxwell foi o grande f´ısico do Séc. XIX, unificando a luz com o eletromagnetismo e prevendo a existência das ondas eletromagnéticas; Deixou contribuiç ões a frente do seu tempo, que foi a base para a Teoria da Relatividade Especial. A importância de investigar a História da Ciência, para compreender a evoluç ão do conhecimento e valorizar os benef´ıcios que temos hoje. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

52. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Referências Bibliográficas ARAG ÃO, M. J. História da F´ısica . Rio de Janeiro: Interciência, 2006. ASSIS, A. K. T. Os fundamentos experimentais e históricos da Eletricidade. 1a ed. São Paulo: Livraria da F´ısica, 2011. BELENDEZ, A. La unificación de Luz, Eletricidad y Magnetismo. Revista Brasileira de Ensino de F´ısica. V.30, 2008. CAMPBELL, L. The Life of James Clerk Maxwell. Macmillan and CO, 1882. London. Martins, R. de A. A dinâmica relativistica antes de Einstein. Revista Brasileira de Ensino de F´ısica, V.27, n.1, 2005. Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

53. Introduç ão A evoluç ão do Eletromagnetismo até Maxwell As contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo Avanços pós-Maxwell Consideraç ões Finais Adriano dos Santos Oliveira Contribuiç ões de Maxwell para o Eletromagnetismo

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