História da Engenharia Electrotécnica - Parte 1 -
A Importância de Maxwell


Com esta pequena súmula introdutória, iniciamos um conjunto de artigos relacionados com a evolução histórica de um dos símbolos mais marcantes do desenvolvimento recente da humanidade – exactamente a Engenharia Electrotécnica. Para se aprofundar este tema, aconselhamos vivamente a leitura da excelente obra do Engenheiro Franklin Guerra, intitulada “Estudos sobre a História do Electromagnetismo”, editada em 1980 pela Ordem dos Engenheiros, obra esta na qual nos baseámos para a elaboração destes textos resumidos.
Muito recentemente, o ano de 2004 foi marcado por duas importantes efemérides: o 125º aniversário de Albert Einstein, muito justamente considerado um dos mais proeminentes e talvez o maior físico da história da humanidade, e o 125º aniversário da morte do físico e matemático escocês James Clerk Maxwell, prematuramente desaparecido aos 48 anos de idade. Desde Newton, ninguém exerceu tanta influência no progresso da ciência como Maxwell, que deverá ser considerado como um dos supremos expoentes das capacidades intelectuais da espécie humana, tendo a sua obra perdurado para além da sua morte prematura. A sua Teoria do Campo Electromagnético relevou novas formas de matéria, cuja realidade física aparentava ser tão incrível, que a primeira reacção da comunidade científica do seu tempo foi negativa. As suas equações transformaram-se no substracto e na inspiração da Física Moderna, tendo Maxwell estado muitíssimo próximo da teoria da relatividade. Sem dúvida que as Equações de Maxwell e a Teoria da Relatividade se encontram associadas intimamente. Citemos o Eng. Franklin Guerra: “às Equações de Maxwell assentam-lhe como uma luva a exclamação de Fausto, cismando no seu laboratório gótico: Tudo se apresenta claro a meus olhos: com estes simples caracteres, descubro na perfeição o segredo da actividade da natureza.”
Na realidade, a Engenharia Electrotécnica é aquela que se encontra mais profundamente associada a Maxwell. As ondas electromagnéticas, implícitas nas Equações de Maxwell, representaram a principal motivação das experiências de Heinrich Hertz que, em 1887, confirmou experimentalmente a existência dessas ondas. A propagação guiada foi também investigada por Heaviside em 1883 e por Pupin em 1900, tendo Marconi em 1901 estabelecido a primeira ligação comercial de feixes hertzianos entre a Europa e os Estados Unidos. O desenvolvimento das telecomunicações é bem conhecido, podendo afirmar-se que não existe propagação guiada ou ligações hertzianas que, nos seus princípios, não possuam como fonte primária as Equações de Maxwell.
Em relação aos materiais electrotécnicos, os fenómenos observáveis como por exemplo o efeito pelicular nos condutores e o efeito Meissner nos materiais supercondutores são explicáveis por recorrência às Equações de Maxwell. O estudo das telecomunicações, a análise dos circuitos eléctricos de corrente contínua e de corrente alternada, o estabelecimento das equações gerais das máquinas eléctricas, o tratamento das linhas de transporte de energia, assentam igualmente num trabalho de base efectuado a partir directamente daquelas equações. Através da estreita ligação entre as Equações de Maxwell e o computador, a moderna Engenharia Electrotécnica tem vindo a desenvolver modelos matemáticos numéricos que permitem analisar e projectar, a duas e a três dimensões, a propagação de ondas electromagnéticas, a propagação de ondas de choque em enrolamentos de máquinas e dispositivos eléctricos, os campos magnéticos em máquinas eléctricas de geometria clássica e não convencional como sucede nos motores lineares, o efeito pelicular em condutores eléctricos e em materiais magnéticos, e os grandes geradores e transformadores em centrais eléctricas.
Outros grandes nomes de génio houve, como Volta, Ampère, Gilbert, Gauss, Faraday, Ohm, Oersted, Tesla, Coulomb, Biot e Savart, que deram o seu contributo para a aproximação entre os fenómenos eléctricos e os fenómenos magnéticos, confluindo desse modo em Maxwell, que lhes conferiu unidade através das suas famosas quatro (são apenas quatro!) equações. Deste modo, as Equações de Maxwell, completadas pela Teoria da Relatividade Restrita, originaram o “Campo Electromagnético Clássico”, que, por sua vez, viria a dar origem à Engenharia Electrotécnica, base de um dos sectores industriais de maior impacto e de maior peso económico no desenvolvimento da humanidade – a Indústria Electrotécnica.
Saliente-se que uma das referidas equações, que representa a lei geral de indução de Faraday, é muito justamente considerada como uma das cinco equações que mudaram o mundo. De facto, esta lei consagra a conversão electromecânica de energia, que veio permitir a invenção de geradores e motores eléctricos, cruciais para o desenvolvimento industrial.
Nos diversos laboratórios de electrotecnia sediados no Departamento de Engenharia Electromecânica da Universidade da Beira Interior, existem várias experiências que permitem a compreensão fácil e eficiente das Equações de Maxwell, desmistificando as pseudo-complexidades físicas e matemáticas inerentes. Como tal, o grupo de professores afectos à Área de Electrotecnia encontra-se disponível para demonstrar e explicar essas experiências para todos aqueles que nos queiram visitar, mesmo desconhecendo os fenómenos em jogo. Venham então divertir-se connosco, para melhor entenderem o espaço físico onde nos encontramos no nosso quotidiano diário – gestos simples e mecanizados como por exemplo aspirar o chão, ver um filme em formato DVD e utilizar o telemóvel, mais não são que um activar das Equações de Maxwell directamente em nosso proveito.

* Engenheiro Electrotécnico e Professor Catedrático de Electrotecnia da UBI