James Clerk Maxwell

Nascimento: 13 de junho de 1831, Edimburgo, Reino Unido.

Falecimento: 5 de novembro de 1879, Cambridge.

James Clerk Maxwell aos 24 anos de idade

James Clerk Maxwell foi um dos pioneiros do século 19 em química e física que articulou a idéia de eletromagnetismo.

Nascido em 13 de junho de 1831, em Edimburgo, Escócia, James Clerk Maxwell estudou na Universidade de Cambridge antes de realizar uma variedade de postos de magistério.

Já conhecido por suas inovações em óptica e pesquisa velocidade do gás, suas teorias revolucionárias em todo o eletromagnetismo, articulados nas famosas equações de Maxwell, muito influenciado física moderna como a conhecemos.

Maxwell morreu na Inglaterra, em 5 de novembro de 1879.

James Clerk Maxwell

Nasceu em Edimburgo (Escócia) em 13 de novembro de1831 e morreu em Cambridge em 5 de novembro de 1879.

Seu trabalho foi revolucionário tanto no campo do eletromagnetismo como também na teoria cinética dos gases.

Depois de se graduar em matemática no Trinity College (Cambridge – 1854) ele se tornou professor no Marischal College em Aberdeen (1856) e no King’s College em Londres (1860).

Uma das primeiras contribuições de Maxwell para a ciência foi no estudo dos anéis de Saturno, demonstrando que eles eram formados por pequenas partículas de material sólido.

Elaborou as equações gerais do campo elétrico e desenvolveu a teoria eletromagnética da luz que possibiltou posteriormente a descoberta das ondas de rádio.

O trabalho seguinte de Maxwell foi no estudo das partículas de gases em movimento rápido.

Tratando o fenômeno estatisticamente ele foi capaz de formular em 1866, independentemente de Boltzmann, a teoria cinética dos gases.

Mas, o trabalho mais importante de Maxwell foi na formulação matemática das teorias de Michael Faraday sobre as linhas de força magnéticas e a eletricidade realizadas entre 1864 e 1873.

Ele demonstrou que poucas fórmulas, relativamente simples, podiam expressar a relação entre campos elétricos e magnéticas e a sua relação de natureza.

Em outras palavras, ele demonstrou que uma carga oscilante produz um campo eletromagnético.

Suas quatro equações diferenciais parciais foram reveladas pela primeira vez em 1873 tendo sido desde então conhecidas como as “equações de Maxwell”.

Maxwell também calculou a velocidade de propagação de um campo eletromagnético, mostrando que ela é aproximadamente igual a velocidade da luz.

A partir disso ele propôs que a luz seria também a manifestação de um fenômeno eletromagnético.

Como as cargas elétricas podem oscilar em qualquer freqüência ele concluiu que a luz visível forma apenas uma pequena parte do espectro das possíveis formas de radiação eletromagnética.

Mais tarde, em 1888, Heinrich Hertz descobriu as ondas eletromagnéticas na prática.

James Clerk Maxwell – Vida

James Clerk Maxwell

Físico escocês mais conhecido por sua formulação da teoria eletromagnética, Maxwell é comumente comparado a Isaac Newton e Albert Einstein pela importância fundamental de suas contribuições à ciência.

James Clerk Maxwell nasceu em Edimburgo em 13 de junho de 1831.

Aos 14 anos escreveu seu primeiro trabalho científico, sobre um método mecânico de traçar curvas ovais.

Em 1854 graduou-se no Trinity College, de Cambridge.

Lecionou em Aberdeen, Escócia, de 1856 a 1860, e no King”s College, de 1860 a 1865, quando decidiu abandonar o magistério.

Em 1871, contudo, concordou em assumir a recém-criada cátedra de física experimental da Universidade de Cambridge.

Como cientista, realizou desde estudos sobre as cores até a natureza dos anéis de Saturno.

No ensaio On the Stability of Saturn”s Rings (1857; Sobre a estabilidade dos anéis de Saturno), afirma que são feitos de partículas independentes e não de fluidos ou discos sólidos, como se acreditava. Notabilizou-se pelas pesquisas sobre fenômenos elétricos e pelo desenvolvimento matemático de questões ligadas à eletrodinâmica e à natureza da luz.

Reelaborou matematicamente as descobertas de Michael Faraday e recebeu um prêmio da Universidade de Cambridge como autor da teoria sobre a cinética dos gases.

Estabeleceu as conhecidas “equações de Maxwell”, em que demonstra que a ação eletromagnética ocorre em ondas transversais semelhantes às da luz.

James Clerk Maxwell morreu em Cambridge em 5 de novembro de 1879.

James Clerk Maxwell – Biografia

James Clerk Maxwell

Físico e matemático escocês (1831 – 1879).

Nascido em 13 de junho de 1831 na cidade de eidinburgh.

Desde muito cedo, James Clerk Maxwell mostrou ter habilidade para a matemática. Com apenas 15 anos, redigiu um trabalho apresentando um método para traçar curvas ovais e enviou-o à filial escocesa da Royal Society. Os estudiosos ali encarregados de analisá-lo duvidaram que tivesse sido feito por alguém tão jovem.

Um ano depois, Maxwell conheceu o escocês Nicol, então já bem velho, que inventara um instrumento para detecção da luz polarizada, chamado prisma de Nicol. Graças a esse contato, Maxwell se interessaria também pela Óptica.

Aos 19 anos, passou a estudar Matemática na Universidade de Cambridge. Sete anos mais tarde, demonstrou teoricamente que os anéis de Saturno deviam ser constituídos de partículas sólidas, pois, se fossem formados de líquidos ou gases, não teriam estabilidade para se manter em rotação.

Pouco depois, estudando matematicamente o comportamento dos gases, chegou à conclusão teórica de que suas moléculas se movem em todas as direções e com todas as velocidades possíveis, chocando-se elasticamente entre si e contra os obstáculos. Mostrou que a maioria delas, porém, se moveria com velocidade intermediárias, ou seja, que o melhor indicador do estado de agitação interna de um gás seria a velocidade média de suas moléculas. Isso lhe permitiu concluir que a temperatura de um corpo podia ser interpretada em termos dessa velocidade média molecular. Tais conclusões foram decisivas para se poder abandonar a antiga teoria do “fluido calórico”, segundo a qual o calor seria uma espécie de substância que se transferiria do corpo mais quente ao mais frio.

Aos 30 anos Maxwell tornou-se o primeiro professor da cadeira de Física Experimental em Cambridge. Embora seu conhecimento o capacitasse a tal cargo, não demonstrou grande entusiasmo pela função, pois não apreciava o magistério.

A partir de 1864, dedicou-se a formular matematicamente as teorias de Faraday sobre o magnetismo, conseguindo obter equações simples que permitiam descrever tanto os fenômenos elétricos quanto os magnéticos. ficava assim teoricamente demonstrado que a eletricidade e o magnetisomo são, em essência, uma mesma coisa.Além disso, Maxwell previu, com suas formulações, que a oscilação de uma carga elétrica produz um campo magnético.

Ao tentar calcular a velocidade de propagação desse campo, supreendeu-se ao obter o valor aproximado de 300 000 000 m/s: essa era a própria velocidade da luz, já calculada experimentalmente por Fizeau e Foucault! .

Faraday, em Inglaterra, de encadernador aos 21 anos, 1812, chegou em 1833 à cátedra de Química. O seu gênio de intuição física, acompanhado de uma vida de experimentação laboratorial, contribui definitivamente para o estabelecimento das leis do campo eletromagnético e dos seus modelos físicos.

É interessante notar que todas essas conclusões inéditas foram obtidas exclusivamente a partir de cálculos e considerações teóricos, sem que fosse ainda possível desenvolver experimentos que as confirmassem. Até então conheciam-se, além da luz visível, apenas as radiações infravermelhas e ultravioleta, mas Maxwell previu que existiam outras, de comprimentos de onda diferentes, o que seria confirmado mais tarde por Hertz.

Maxwell, porém, acreditava que as ondas eletromagnésticas não se propagavam no vácuo, mas utilizavam a intermediação do éter, fluido que estaria presente em todo o universo, em meio à matéria e nos espaços desprovidos dela. Essa concepção seria rejeitada pelos pesquisadores que o sucederam.

Em Cambridge, Maxwell publicou os trabalhos experimentais de Henry Cavendish sobre a eletricidade, feitos no século anterior e que ainda permanecia desconhecidos. Em homenagem a ele, criou naquela universidade o Laboratório Cavendish, onde se realizariam, anos depois, importantes pesquisas sobre a radiatividade.

James Clerk Maxwell morreu poucos dias antes de completar 48 anos. Descreveu-se como profundamente religioso e muito feliz no casamento.

James Clerk Maxwell – Ondas Eletromagnéticas

James Clerk Maxwell

A descoberta das ondas eletromagnéticas foi, sem dúvida, o mais belo acontecimento da história da Física.

O inglês James Clerk Maxwell, (1831 – 1879), percebeu que Faraday tinha sido o primeiro homem a compreender corretamente os fenômenos elétricos e magnéticos.

Mas o longo trabalho de Faraday tinha sido exclusivamente experimental. Jamais êle se preocupara em colocar em forma matemática os fenômenos que observara. Maxell então se propoz a complementar a obra de Faraday, e expor matematicamente os conceitos de eletricidade e magnetismo da época.

Êle reuniu suas conclusões num Tratado de Eletricidade e Magnetismo, publicado em 1873. Êsse livro, além de resumir tudo o que se conhecia sôbre o assunto, marcou uma época na história da eletricidade, porque fixou um verdadeiro método de analisar matematicamente os fenômenos elétricos e magnéticos.

Desenvolvendo as idéias de Faraday a respeito de dielétricos e de campos, Maxwell, em 1865, concluiu, exclusivamente por cáculos, que deveriam existir as ondas eletromagnéticas. E concluiu mais que a luz deveria ser a onda eletromagnética.

A conclusão de Maxwell era muito arrojada.

A custo suas idéias foram sendo aceitas, mesmo pelos grandes físicos da época.

Tanto que, em 1867, a Academia de Ciências de Berlim ofereceu um prêmio a quem conseguisse demonstrar experimentalmente que as ondas eletromagnéticas exitem.

Doze anos mais tarde, em 1879, o físico alemão Heinrich Hertz conseguiu prová-lo, com o Oscilador de HERTZ.

James Clerk Maxwell – Físico

Físico escocês que fez importantes trabalhos em eletricidade e eletromagnetismo. O seu maior trabalho foi a previsão da existência de ondas eletromagnéticas.

Maxwell aprofundou a pesquisa que o cientista britânico Michael Faraday conduziu no campo eletromagnético. A sua contribuição fez dele um dos mais importantes cientistas dos anos 80.

Maxwell nasceu em Edimburgo, Escócia, e formou-se na universidade de Aberdeen entre 1856 e 1860. Em 1871 ele tornou-se o primeiro professor de física experimental em Cambridge, onde supervisionou a construção do laboratório Cavendish. As suas teorias ajudaram os cientistas a determinar o número equivalente ao da velocidade da luz em unidades cgs e o rácio entre as unidades eletromagnéticas e eletrostáticas.

No final do séc. XIX é que os cientistas voltaram a perguntar afinal, o que é a luz?

James Clerk Maxwell demonstrou que a luz fazia parte de um imenso espectro eletromagnético, e é percebida por nosso olho lhe ser sensível. Maxwell descobriu ainda que existe um elemento de ligação entre todo o espectro eletromagnético, e este era sua velocidade. No vácuo, todo o espectro viaja a aproximadamente 300.000 km/s, ou 3,00x 108 m/s. Desde os comprimentos quilométricos de baixa freqüência até os minúsculos comprimentos que só podem ser medidos em frações de milímetros, todos caminham à velocidade da luz.

Ou seja, Maxwell estabeleceu teoricamente que: a luz é uma modalidade de energia radiante que se propaga através de ondas eletromagnéticas (campos elétricos e magnéticos oscilantes).

James Clerk Maxwell – História

Durante grande parte do século XIX, a crença no progresso era a mola principal do mundo civilizado. As sangrentas guerras napoleônicas já estavam esquecidas.

A Revolução Industrial expandia extraordinariamente a quantidade de riquezas. E todos acreditavam que o desenvolvimento científico seria capaz de sanar as injustiças ainda existentes. Algum tempo depois, os imprevisíveis rumos da história afastaram essas ilusões. No campo científico, porém, o homem europeu tinha motivos suficientes para se orgulhar da época em que vivia.

No século XVI, foram intuídas as leis fundamentais da mecânica. No século XVII, Newton elaborou as teorias matemáticas que permitiam interpretar e prever o comportamento dos sistemas mecânicos, desde simples mecanismos construídos pelo homem até os corpos celestes. Isso levou a mecânica, e particularmente a mecânica celeste, a um notável avanço.

Na primeira metade do século XIX, a física era enriquecida por novos conhecimentos: descoberta dos fenômenos eletrostáticos e magnéticos, das leis mais simples da óptica, do calor, da acústica.

Apesar da herança científica precedente, era ainda impossível dar uma interpretação satisfatória a tais fenômenos, porque se desconhecia a sua expressão matemática. Não basta saber, por exemplo, que as forças imprimem acelerações aos corpos livres, colocando-os em movimento ou modificando as características do movimento de que estavam animados. O que interessa, principalmente, é calcular com que velocidade se movem os corpos, depois de submetidos a certas forças, durante um determinado tempo. Todos os fenômenos físicos devem ser descritos, não só por palavras, mas ainda por fórmulas capazes de prever o seu desenvolvimento.

Newton criou, ele mesmo, a matemática que lhe serviu para interpretar a mecânica celeste e, durante todo o século XVIII, nomes ilustres esforçaram-se por enriquecê-la. Mas faltava alguém que, adotando as teorias elaboradas por matemáticos puros, as adaptasse à descrição de novos fenômenos físicos.

Este alguém foi precisamente James Clerk Maxwell, o físico que mais contribuiu para a descrição, em forma matemática, de todos os fatos até então pesquisados.

Seu nome figura, ao lado do de Fourier e Bernoulli, entre os dos grandes vultos da época. Pode ser considerado como o iniciador da física matemática e o responsável pela interpretação moderna de vários fenômenos, especialmente daqueles ligados ao eletromagnetismo e às ondas eletromagnéticas.

Casa onde nasceu, em Edinburgo

Maxwell nasceu em Edimburgo, Escócia, no ano de 1831, de uma família tradicional. Desde cedo demonstrou uma grande paixão pelas máquinas e seus mecanismos. Tentava experiências em sua própria casa, com os métodos mais rudimentares. E nisto era ajudado pelo pai, que tinha os mesmos interesses.

Era um cientista nato.

Aos catorze anos escreveu uma monografia sobre um método de construção de curvas ovais perfeitas, lido perante a Real Sociedade de Edimburgo.

Algum tempo mais tarde, outros trabalhos seus foram publicados em “Transactions”, revista daquela sociedade científica.

Universidade de Edinburgo, 1828

Iniciou seus estudos superiores na Universidade de Edimburgo, distinguindo-se pela grande capacidade e desejo de aprender. Dedicava a maior parte do tempo a experimentos que ele mesmo imaginava e que lhe serviam para compreender melhor os fatos descritos nos livros. Meditava sempre sobre as teorias matemáticas que regiam os fenômenos por ele estudados. Mas nada, nele, lembrava o “gênio” sem amigos, introvertido e casmurro. Ao contrário, era de temperamento bastante jovial, querido por todos os colegas.

Na Inglaterra, após diplomar-se pela Universidade de Cambridge, Maxwell foi lecionar filosofia natural no Marischal College de Aberdeen. É neste ponto que começa realmente a sua carreira científica. De início, dedica-se a pesquisas sobre a eletricidade, mas logo as abandona, trocando-as pelo preparo de uma tese para concurso.

Seu título: Os Anéis de Saturno.

Maxwell pretendia estudar matematicamente a forma do planeta, e interpretar-lhe algumas características: suas dimensões, a presença de divisões em alguns dos anéis, a influência dos satélites do planeta no movimento dos anéis, e assim por diante.

Esse trabalho foi debatido, ainda depois de Maxweli, por diversos outros cientistas, inclusive nos primeiros decênios do século XX, por Levi Civita, o matemático que contribuiu para desenvolver o cálculo tensorial, de que se serviu Einstein para a sua Teoria da Relatividade Generalizada.

King’s College de Londres

Por sua tese, Maxwell foi considerado o físico-matemático mais completo e brilhante da época, ganhando o concurso e recebendo uma cátedra no Kings College, de Londres.

Maxwell. lecionou nesse estabelecimento de 1860 a 1865.

Estes últimos anos foram os mais fecundos de sua produção científica: realizou pesquisas no campo da física e elaborou a teoria do eletromagnetismo, ensinada ainda hoje, nos livros de física, do modo como apareceu há um século atrás.

Seu nome é relembrado também como autor de várias outras teorias sobre os campos menos conhecidos da física, da óptica cristalográfica à teoria cinética dos gases. Muitos consideram-no um puro teórico, um pesquisador cujo único intento é o de encontrar a formulação matemática das leis físicas descobertas por outros pesquisadores. Tais julgamentos são procedentes apenas em parte, pois, não satisfeito com as possibilidades oferecidas pelos laboratórios da Universidade, Maxwefi conduzia as experiências em sua própria casa, auxiliado unicamente pela esposa. A física era, ainda, uma ciência incompleta, por falta de verificação experimental adequada. Talvez, por isso, Maxwell interessou-se essencialmente pela formulação matemática dos fenômenos físicos.

A despeito disso, foi capaz de edificar as bases do que constituiu o centro diretor da física inglesa até o começo da II Guerra Mundial: o famoso laboratório Cavendish, da Universidade de Cambridge.

A teoria do eletromagnetismo foi sua obra-prima. Maxwell conseguiu pensar e descrever matematicamente os fenômenos elétricos e magnéticos com um só grupo de fórmulas, as chamadas equações de Maxwell”, que exprimem, em suas relações, a unidade dos fenômenos elétricos e magnéticos. Lançavam-se as bases de toda a teoria do eletromagnetismo, e as equações de Maxwell ainda hoje auxiliam, em sua forma original, tanto o projetista de antenas como o estudioso da teoria da relatividade. Servem também para calcular o movimento de um elétron dentro de uma máquina aceleradora ou para entender o movimento de uma protuberância na atmosfera solar. Além disso, prepararam o caminho para a invenção do rádio.

Equações de Maxwell

Nos cinco anos em Londres, Maxwell contribuiu notavelmente para a teoria cinética dos gases; por exemplo, a distribuição da velocidade das moléculas em um gás em equilíbrio é chamada “distribuição de Maxwell”.

Em 1865, transferiu-se para Glenlair, onde permaneceu até 1871. Ali, pôde completar sua teoria sobre o eletromagnetismo e escrever numerosos tratados sobre eletricidade e magnetismo, além de um número incontável de “memórias”, dedicadas aos mais variados setores da física.

Sua casa em Glenlair

Em 1871, foi-lhe confiada a cátedra de física experimental da Universidade de Cambridge. Além disso, recebeu a tarefa de organizar o célebre laboratório Cavendish.

Mais do que nunca, Maxwell viu suas horas preenchidas pelas aulas que devia ministrar, e cada vez sobrava menos tempo para as pesquisas. Apesar disso, não abandonou nunca a obra científica, escrevendo outro tratado de mecânica.

Embora ainda jovem, seu temperamento começou a mudar, naqueles que seriam os últimos anos de sua vida. Não existia mais o jovial autor de brincadeiras com colegas em Edimburgo, o poeta der versos irreverentes em Londres. Tornou-se triste e carrancudo, sem, entretanto, perder a serenidade e generosidade habituais. Quando sua esposa adoeceu, ficou afetuosamente a seu lado por duas semanas consecutivas.

Na verdade, agia como se pressentisse sua própria morte, que veio em 1879, depois de uma longa e penosa enfermidade. Assim, com apenas 48 anos de idade, desapareceu aquele que soube exprimir matematicamente grande parte dos conhecimentos físicos da época.

Diante de suas equações sobre o eletromagnetismo, o físico Boltzmann perguntou admirado, citando as palavras do Fausto, de Goethe: “Foi um deus quem escreveu estes símbolos?” Desse modo exprimia a sua admiração por quem, em poucas equações, resumiu as bases de toda a teoria eletromagnética.

Também os fundamentos da termodinâmica foram condensados por Maxwell em outras célebres quatro equações, apresentando de forma sucinta as relações básicas entre as variáveis de estado de um sistema. Em suma, desenvolveu para a física um instrumental de trabalho da maior importância na abertura do caminho aos novos progressos que adviriam com o estudo do átomo.

Vinte anos após a publicação de suas obras fundamentais sobre o eletromagnetismo, A Teoria Dinâmica do Campo Eletromagnético e Tratado sobre a eletricidade e a Magnetismo, o físico Hertz conseguiu produzir e receber ondas eletromagnéticas, construindo os alicerces da radiodifusão moderna.

Maxwell não pôde ver essa confirmação de sua teoria, e assim foi privado da alegria maior que existe para um físico-matemático:comprovar como suas predições correspondem aos fatos. Talvez, em toda a história da física, não tenha havido uma tão inspirada previsão por métodos matemáticos, tanto tempo antes de a experiência poder comprová-la.

Fonte: www.biography.com/www.eletronicatotal.com.br/www.malhatlantica.pt