A História da Eletrônica
Autor: Adão do Vale filho | Publicado: 2012-05-11T09:24:00-07:00

(* Adaptado por C.A.
Bertulani para o projeto de Ensino de
Física a Distância)




&nbsp;I - Introdução

Eletrônica é o campo da ciência
e da engenharia que trata dos dispositivos eletrônicos e de sua utilização.
É a parte da física que estuda e utiliza as variações
de grandezas elétricas para captar, transmitir&nbsp; e processar
informações.&nbsp; Trata dos circuitos elétricos e
instrumentos constituídos por válvulas termiônicas,
dispositivos semicondutores (tais como transistores, termitores e circuitos
integrados), tubos de raios catódicos e outros componentes, entre
os quais aqueles baseados no efeito fotoelétrico (células
fotoelétricas, válvulas fotomultiplicadoras, etc..).
II - Origem
A origem dos aparelhos eletrônicos remonta
às pesquisas de Thomas Alva Edison, que em 1883 descobriu o que
chamamos hoje de "Efeito Edison", ou efeito termiônico. Ele demonstrou
a formação de uma corrente elétrica fraca no vácuo
parcial entre um filamento aquecido e uma placa metálica. A corrente
era unidirecional e cessava se a polaridade do potencial entre o filamento
e a chapa fosse invertida. Ficou comprovado que os transmissores da eletricidade
estavam eletrizados. Mais tarde, estes transmissores receberam o nome de
elétrons.
Em 1887, Heinrich Hertz, durante as suas experiências
com arcos voltaicos, observou que a luz emitida durante a descarga de alta
voltagem de um arco elétrico influía consideravelmente na
descarga produzida por outro arco menor, colocado diante dele. No momento
em que o menor&nbsp; deixava de receber a luz da descarga do maior, produzia-se
uma faísca muito mais curta do que enquanto iluminado. Iniciou-se
assim o estudo da Fotoeletricidade.
Em&nbsp; 1888, William Hallwachs demonstra que
um eletroscópio com esfera de zinco perde sua carga negativa se
a esfera for exposta à luz ultravioleta. O fenômeno tornou-se
conhecido como "Efeito Hallwachs" e determinou serem negativas (elétrons)
as cargas emitidas pela esfera de zinco sob a ação do ultravioleta.
Elster e Geitel, ambos físicos alemães,
estudam o fenômeno e observam (1889) que os metais alcalinos sódio
e potássio emitem elétrons também sob influência
da luz comum. Trabalharam juntos pesquisando a ionização
da atmosfera e o efeito fotelétrico. Descobriram em 1899 o fenômeno
da descarga de um eletroscópio na proximidade de um radioelemento
e enunciaram, em decorrência dessa observação, a Lei
do Decrescimento Radioativo.Construíram a primeira célula fotoelétrica
de utilização prática (1905) de elementos alcalinos;
criaram o primeiro fotômetro fotoelétrico e um transformador
Tesla.

Em 1897, J.A. Fleming, físico inglês,
faz a primeira aplicação prática do "Efeito Edison".
É considerado um dos pioneiros da radiotelegrafia. Usa a propriedade
unidirecional da corrente movida a elétrons para criar um detector
de sinais telegráficos. A válvula de Fleming (foto 1) é
a origem do tubo díodo (1904). Esse aparelho foi a origem de todas
as válvulas utilizadas em telecomunicações. Criou
também um ondímetro, um amperímeto térmico
para correntes de alta freqûencia e um manipulador de indução
variável . Deve-se a ele a regra, hoje clássica, dos "três
dedos", que dá o sentido das forças eletromagnéticas.&nbsp;
Essa regra é usada para a determinação do campo magnético,
a partir do produto vetorial da carga e do campo elétrico.

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Lee de Forest, inventor norte-americano, se lançou
à promoção da radiocomunicação, organizando
uma companhia telegráfica. Fracassou nessa primeira tentativa. Em
1906 inventa a lâmpada de três eletrólitos ou tríodo.
Acrescenta um terceiro eletrólito (grade) à válvula
de Fleming. A utilidade dessas válvulas como geradores, amplificadoras
e detectoras, foi aos poucos impondo-se. Em 1910, transmitiu a voz do maior
tenor de todos os tempos, Caruso. Mas só com a primeira Guerra Mundial
sua invenção tornou-se amplamente utilizada e foi produzida
em larga escala. Inventou também, o fonofilme, aparelho precursor
na indústria do sistema falado.Jonathan Zenneck, físico alemão,
contribuiu para o desenvolvimento na radiotelefonia e das técnicas
de alta frequência na Alemanha. Inventou o medidor de ondas elétricas
(1899) e um processo para multiplicação das frequências
(1900). Em 1905 desenvolve o Tubo de Braun e cria o osciloscópio
catódico, origem dos cinescópios dos atuais aparelhos de
televisão. Data de 1907 sua teoria da difusão das ondas elétricas.
Depois da Segunda Guerra Mundial,&nbsp; construiu a primeira estação
ionosférica alemã.

Edwin Howard Armstrong, engenheiro eletrônico
norte-americano, tem como invenções no campo da radiotelefonia:
o circuito&nbsp; regenerativo (1912), o circuito super-heteródino
(1918)&nbsp; e o circuito super-regenerativo (1920). Desenvolveu um sistema
radiofônico de frequência modulada, diminuindo as interferências
nas transmissões e aumentando o nível de som.

A partir das invenções de Vladimir
Zworykin, engenheiro e inventor russo, que se desenvolveu todo o sistema
eletrônico da&nbsp; televisão moderna. É o primeiro
a conseguir transformar uma imagem em uma corrente elétrica. Teve
como importante trabalho a aplicação da eletrônica
à medicina.

Inventor do iconoscópio, ponto de partida
para o sistema de televisão, colaborou na elaboração
de outros equipamentos eletrônicos, como o microscópio eletrônico.

Sir Robert Alexander Watson-Watt, físico
escocês, concebeu um sisema de detecção de um objeto
e de medida da distância por intermédio de ondas eletromágnéticas
(1925). Dessa forma nasceu o RADAR (RAdio Detection And Ranging), cujas
primeiras estações foram instaladas na Inglaterra.

Nos anos seguintes os aparelhos&nbsp; que produzem
e detectam ondas eletromagnéticas - sobretudo curtas e ultra curtas
-&nbsp; são desenvolvidos e as teorias de modulação
aprofundadas. Em 1927 Carson empreende estudos matemáticos relativos
ao transporte de um sinal por uma corrente elétrica portadora (modulação).
A modulação de freqüência é prevista por
Armstrong em 1928. A modulação de uma mesma onda portadora
por várias comunicações&nbsp; telefônicas simultâneas
permite o surgimento da técnica das comunicações múltiplas
com um mesmo&nbsp; suporte material, colocando o telefone à disposição
do grande público.

Blumldin e Schönberg desenvolvem em 1930
um sistema&nbsp; comercial para tratar&nbsp; a imagem elétrica produzida
pelo tubo de Zworykin para permitir o transporte à distância
e a&nbsp; reconstituição local.

Manfred Barthélemy, físico francês,
é considerado um dos criadores da televisão na França.
Dedicou-se primeiro à criação de aparelhos de medição,
e depois à radiofonia. Durante a Primeira Guerra Mundial, construiu
instrumentos emissores e participou da instalação do centro
de comunicação na Torre Eiffel. Interessou-se em seguida
pela televisão, aperfeiçoando o dispositivo do escocês
John Baird, e foi encarregado de uma emissão regular de&nbsp; TV
em 1935. Por ocasião da Segunda Guerra Mundial, realizou pesquisas
sobre radares. Mais tarde,&nbsp; criou o isoscópio, um tubo aperfeiçoado
para a TV.

Manfred e René elaboraram a transformação
da imagem elétrica em imagem lumisosa. Câmaras, amplificadores,
geradores de sinais de imagem, sinais de linha, sinais de sincronização,
multiplicadores de frequência são desenvolvidos e produzidos.

Apesar do desenvolvimento de computadores digitais
estar enraizado no ábaco e em outros instrumentos de cálculo
anteriores, foi creditado a Charles Babbage o design do primeiro computador
moderno. O primeiro computador totalmente automático foi o Mark
I, ou Automatic Sequence Controlled Calculator, iniciado em 1939 na Universidade
de Harvard, por Howard Aiken, enquanto o primeiro computador digital eletrônico,
ENIAC (foto 2) - Electronic Numeral Integrator and Calculator - que usava
centenas de válvulas eletrônicas, foi completado em 1946,
na Universidade da Pensilvânia.
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O UNIVAC (UNIversal Automatic Computer) se tornou
em 1951 o primeiro computador a lidar com dados numéricos e alfabéticos
com igual facilidade. Também foi o primeiro computador disponível
comercialmente, usado no censo americano da década de 50.

Os computadores de primeira&nbsp; geração
foram suplantados pelos transistorizados, entre o fim da década
de 50 e início da década de 60. Esses computadores de segunda
geração já eram capazes de fazer um milhão
de operações por segundo. Por sua vez, foram suplantados
pelos computadores de terceira geração, com circuitos integrados
(foto 3), de meados dos anos 60 até a década de 70. A década
de 80 foi caracterizada pelo desenvolvimento do microprocessador e pela
evolução dos minicomputadores, microcomputadores e computadores
pessoais, cada vez menores e mais poderosos.



Um circuito integrado consiste de muitos elementos,
como transistores e resistores fabricados em uma mesma peça de silício
ou outro material semicondutor . O pequeno microprocessador mostrado acima
é o coração de um computador pessoal (PC). Ele contém
muitos milhões de transistores, e pode executar até 100 Milhões
de Instruções por Segundo. As filas de pinos (pernas) são
usadas para conectar o microprocessador à placa de circuitos.
III - Etapas
III . 1 : RadarCriado em 1935 por Watson-Watt. Designa um dispositivo
eletrônico que permite ao homem detectar e localizar objetos à
distância, e sob condições de luminosidade muito precárias&nbsp;
para o olho humano.

O radar&nbsp; é&nbsp; largamente empregado
em atividades tanto civis como militares. Suas aplicações
mais comuns encontram-se na navegação aérea e marítima,
para facilitar por exemplo o tráfico nos aeroportos e tornar mais
simples as manobras dos navios . Os modernos aviões são equipados
com radares, para que o piloto possa detectar obstáculos à
sua trajetória com uma certa antecedência, realizando assim,
as manobras necessárias com segurança.

Principais fins militares com que o radar é
empregado:

· Detecção de aeronaves inimigas,
antes que estas sobrevoem o território;
· Localização de submarinos;
· Incursões noturnas;
· Uso conjugado com outros dispositivos
eletrônicos, para permitir que projéteis persigam alvos móveis;

O radar também é aplicado à
radionavegação, permitindo aos aviões orientarem-se
mesmo em condições de pouca ou nenhuma visibilidade. Também
é usado na astronomia, especialmente no estudo da superfície
dos planetas por satélites, e na meteorologia, para a previsão
do tempos a curto prazo. A miniaturização dos circuitos permitiu
a produção de unidades menores de radares, usadas no trânsito,
pela polícia, para a detecção da velocidade dos automóveis,
baseado no Efeito Doppler.

III . 2 - Tungstênio, Selênio e&nbsp;
Germânio

A descoberta de certas propriedes elétricas
em&nbsp; alguns metais (destacadamente o tungstênio, o selênio
e o germânio), foi de grande importância no desenvolvimento
da indústria eletrônica, na criação de numerosos
componentes e na expansão de seus&nbsp; usos a muitos aparelhos
novos, destinados a diversas atividades técnicas e científicas.
Por suas qualidades de peso e dureza, e principalmente por seu elevado
ponto de fusão (3.370 øC), o tungstênio é empregado
na fabricação de filamentos para lâmpadas comuns e
tubos de televisão. O selênio, por sua sensibilidade à
luz e outras características, é utilizado nos fotômetros
de aparelhos fotográficos, nas células fotoelétricas
de portas automáticas, nos equipamentos preventivos de incêndios,
etc. Já o germânio, tem largo emprego em vários dispositivos
semicondutores. Dos três metais,&nbsp; o tungstênio é
o que tem maior importância comercial.

III . 3 : Aplicações

&nbsp;Os aparelhos eletrônicos têm
numerosas aplicações em nosso dia-a-dia. Eles integram os
sistemas de Telecomunicações, Radiodifusão, Televisão,&nbsp;
Radio-astronomia, Telecomando e Telemedidas, Eletromedicina, aparelhagem
auxiliar de navegação marítima e aérea e sistemas
de aplicações industriais, entre outros.

Os aparelhos eletrônicos são capazes
de medir, controlar, comandar e regular diversas operações.
Destacamos o microscópio eletrônico, os contadores e detetores
de partículas, os aceleradores, radiotelescópios, o eletroencefalógrafo,
o eletrodiógrafo, os computadores, etc.

Existem aparelhos eletrônicos para melhorar
a audição e regular o batimento cardíaco (marcapassos).
O rádio e o radar aumentaram a segurança dos transportes.
Computadores eletrônicos, que realizam cálculos e operações
das mais complexas e variadas com uma rapidez espantosa, são usados
tanto por bancos, indústrias, repartições públicas,
universidades ou em mesmo casa, no mundo inteiro. O estudo de harmônicos
possibilitou o desenvolvimento de sistemas de comunicação
mais modernos e eficientes.

III . 4 : Indústria Eletrônica

Mesmo depois da invenção do tríodo,
os tubos eletrônicos demoraram a ser comercializados. Durante a Primeira
Guerra Mundial até encontraram aplicação na radiocomunicação,
mas a indústra eletrônica em si só foi surgir em 1922,
com o advento das emissões radiofônicas. Entre 1922 e 1960,
o total anual de vendas de equipamentos eletrônicos subiu de U$ 60
milhões para&nbsp; U$ 10,2 bilhões. Com os extraordinários
progressos alcançados&nbsp;&nbsp; pelas atividades espaciais desenvolvidas
principalmente na esfera estatal da economia das&nbsp; grandes potências,
assim como pela expansão relativamente rápida das técnicas
de automatização em todo o mundo, pode-se admititr que o
valor dos produtos eletrônicos tem atingido, a partir da década
de 70 somas muito elevadas, desempenhando um papel imortante na economia
mundial.

Nos países mais industrializados da América
Latina, como o Brasil, o México e a Argentina, a indústria
eletrônica está dando os primeiros passos, restringindo-se
à produção da chamada "eletrônica de lazer",
que abrange televisores, rádio-receptores e aparelhos de som em
geral. Em alguns casos porém, já vemos outros aparelhos e
dispositivos de aplicação técnico-científica.

III . 5 : Circuitos Elétricos

São associações de componentes
elétricos com a finalidade de transmitir controladamente a potência
elétrica que lhes é aplicada. Os constituintes elementares
do circuitos elétricos são chamados de componentes. São
eles:

Resistores: são componentes que fornecem
uma resistência pré-determinada. Eles são constituídos
por um pequeno cilindro de cerâmica&nbsp; em torno do qual é
colocada uma fina camada de carvão, grafite ou uma mistura de carvão
e boro. Nas extremidades do cilindro são colocados terminais de
fio de cobre estanhado e então o resitor é coberto de uma
camada protetora de esmalte epecial.

Capacitores: são dispositivos capazes de
armazenar energia elétrica sob forma&nbsp; estática.&nbsp;
São constituídos por dois eletrodos condutores isolados por
um dielétrico.

Transformadores: constam de dois ou mais indutores
acoplados por um mesmo circuito magnético.

Geradores Elétricos: são dispositivos
capazes de fornecer potência elétrica.

Linhas de Transmissão: são dispositivos
destinados ao&nbsp; transporte de potência elétrica sob a
forma de ondas eletromagnéticas.

Válvulas Eletrônicas: são
dispositivos que consistem de dois ou mais eletrodos, mantidos em ambiente
fechado, total ou parcialmente vacuofeito, entre os quais circulam correntes
eletricamente controláveis pela excitação externa
de um ou mais destes eletrodos. Foram quase que totalmente substituídas
pelos transistores. Uma aplicação onde as válvulas
predominam é em amplificadores para guitarras. E, ao contrário
do que muita gente pensa, os guitarristas não preferem os amplificadores
valvulados por terem estes uma resposta de freqüência mais extensa.
Justamente o contrário! Os amplificadores valvulados para guitarras
pouco tem a ver com os amplificadores valvulados para alta-fidelidade (hi-fi).
Uma das razões da preferência dos guitarristas é que
a distorção produzida pelas válvulas é mais
suave (menos harmônicos ímpares). Alguns guitarristas chegam
mesmo a usar apenas a distorção do amplificador, sem recorrer
a distorcedores do tipo em pedal. Quanto às distorçoes ditas
mais "pesadas" (ou seja, com maior ganho), os amplificadores valvulados
também proporcionam melhores resultados, pois sua resposta limitada
em altas freqüências (combinada com o uso habitual de alto-falantes
de 12 polegadas - sem tweeters) atenua um pouco as freqüências
mais altas, "limpando" (subjetivamente falando) o som.

Transistores: são dispositivos simplificados
basedos no comportamento elétrico de semicondutores. Eles são
responsáveis pela&nbsp;&nbsp; amplificação dos sinais
nos circuitos. Substituem as válvulas, hoje em dia, na maioria das
aplicações.

III . 6 - Televisão

Em 1817, o químico sueco Jakob Barzelius
(1779-1848) descobriu um novo elemento, o selênio, que está
na origem da história da origem da televisão.&nbsp; Em 1873,
o inglês Willwghby Smith comprovou que o selênio tinha a propriedade
de tranformar a energia luminosa em energia elétrica: ficava assim
estabelecida a premissa teórica segundo a qual era possível
transmitir imagens por meio da corrente elétrica.

Mas, somente em 1920 é que se realizaram
verdadeiras transmissões de imagens, graças às experiências
de dois grandes cientistas: John Logis Baird (1888-1946), no Reino Unido,
e Charles F. Jenkins (1867-1934), nos EUA. Ambos utilizaram analisadores
mecânicos, porém um não tinha conhecimento do trabalho
do outro.

A Segunda Guerra Mundial veio atalhar o progresso&nbsp;
da televisão. Mas, já em 1939 cinco países haviam
adotado o sistema eletrônico.&nbsp; O pós-guerra assinalou
um veloz desenvolvimento da TV
&nbsp;

· TV a cores
Emprega-se na TV a cores, basicamente o princípio
da tricomia na arte gráfica. com a decomposição da
imagem a ser transmitida em três imagens secundárias, nas
cores primárias azul, verde e vermelho. O&nbsp; sperfeiçoamento
desse sistema acompanhou o progresso da televisão em preto e branco.

IV - Conclusão
Percebemos que no decorrer dos anos, a eletrônica
assumiu grande importância em nossas vidas. Tudo que está
ao nosso redor está envolvido de alguma forma com a eletrônica,
que facilitou o nosso dia-a-dia. Os componentes eletrônicos foram&nbsp;
realmente um marco nas descobertas e que nos proporcionaram um imenso avanço
tecnológico e tornou mais simples nosso&nbsp; modo de viver.
Projeto:
Ensino
de Física a distânciaDesenvolvido por: Carlos
Bertulani