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Mundo da Rádio -> História -> Rádio: da galena ao transístor

    A descoberta da electricidade, em meados do século XIX, aliada à demonstração da existência das ondas electromagnéticas, levou os cientistas que estudavam estes fenómenos físicos a imaginar um aparelho que pudesse "receber" ondas electromagnéticas. Por volta do ano de 1894, o físico Jagadish Chandra Bose utilizou um cristal de galena para detectar microondas.

    Os desenvolvimentos tecnológicos no início do século XX permitiram a realização das primeiras transmissões de voz humana e música através de ondas hertzianas - aquilo que hoje se chama "rádio". Surgiu, no entanto, um problema na mente dos pioneiros da rádio: se havia que construir emissores, era também necessário desenvolver equipamentos que permitissem a recepção das emissões e a sua escuta pelos ouvintes. Neste contexto, o desenvolvimento do "detector de bigodes de gato", dispositivo electrónico construído utilizando um cristal de galena, permitiu a construção dos primeiros receptores de rádio de galena.


Um detector de "bigodes de gato"


    O detector de "bigodes de gato" recebia o sinal captado pelo fio da antena (onda electromagnética sinusoidal), e rectificava-o, isto é, convertia a onda num sinal contínuo (corrente contínua). Fazendo uma analogia, trata-se, grosso modo, do mesmo processo que permite, por exemplo, que a fonte de alimentação de um computador ou o carregador de um telefone móvel (telemóvel em Portugal, telefone celular no Brasil) receba a tensão alternada (AC) da rede (quando ligamos a ficha a uma tomada da nossa casa) e converta essa tensão alternada (que varia ao longo do tempo), numa tensão contínua (DC), que é também reduzida através de um transformador. Assim, estes detectores não eram mais que díodos primitivos (dispositivos electrónicos que permitem a passagem da corrente eléctrica num sentido, mas não deixam passar corrente no outro sentido). O detector estava ligado aos auscultadores, permitindo a audição de rádio. Importa salientar que, na época, só existiam emissões de rádio em Amplitude Modulada (AM), isto é, em Onda Longa, Onda Média e Onda Curta. O desenvolvimento do FM só ocorreu nos anos 40.


Rádio de galena, dos anos 20 do século XX, com os respectivos auscultadores.



    Não obstante a importância dos receptores a galena, o facto de, por não terem qualquer amplificação eléctrica e, consequentemente, oferecerem uma recepção de sinais muito fracos, que só eram audíveis através de auscultadores, entre outras restrições importas pela tecnologia, levaram ao estudo de uma nova tecnologia que permitisse a escuta de rádio através de um altifalante que se fizesse ouvir numa sala, por exemplo. A solução viável na época era a válvula termiónica.


 
    As limitações dos rádios a galena levaram à invenção das válvulas termiónicas, dispositivos que podiam funcionar como díodo (substituindo os detectores de "bigodes de gato"), como, graças ao desenvolvimento da válvula tríodo, servir para amplificar um sinal, isto é, "pegar" num sinal fraco e "transformá-lo" num sinal mais forte.



    De uma forma muito simplificada, um díodo termiónico é constituído por uma ampola de vidro onde existe vácuo, dentro da qual existe uma placa metálica (ânodo) e um filamento (cátodo). Se ligarmos uma pilha ou uma bateria em série com um miliamperímetro (aparelho de medição da corrente eléctrica) a uma válvula, considerando a placa (ânodo) como o pólo positivo e o cátodo como pólo negativo, e se aquecermos o cátodo, então, a partir de determinado valor de tensão eléctrica aplicado ao sistema, começa a fluir uma corrente constante  (de electrões) entre o cátodo e o ânodo, não importa a variação dessa tensão. A este efeito, da passagem de uma corrente eléctrica que não varia, dentro de uma válvula, independentemente da tensão, chama-se efeito de Edison.




    O nascimento do transístor iniciou a que será, porventura, a maior revolução tecnológica do século XX. Não foi, seguramente por acaso, que os três "heróis" da electrónica,  Bardeen, Brattain e Shockley, mereceram o Nobel da Física em 1956. Com efeito, o desenvolvimento do transístor não contribuiu somente para a construção de receptores de rádio muito mais pequenos, mais leves e mais baratos, como também transformou a electrónica por completo. O transístor "passou" da rádio para a televisão. O conhecimento adquirido com o transístor permitiu o desenvolvimento de computadores mais simples (do ponto de vista da electrónica) mas mais rápidos e potentes. O transístor "chegou" aos automóveis (ainda que os circuitos eléctricos principais dos carros usem relés em vez de transístores, mercê das potências eléctricas exigidas). O transístor "chegou" a praticamente tudo o que é electrónico.

    Perguntar-se-á, então, o leitor: mas, então, o que é um transístor? Para melhor compreender o princípio de funcionamento de um transístor, é útil saber que, do ponto de vista eléctrico, podemos dividir os materiais existentes no mundo em 3 categorias:

• Bons condutores de electricidade: materiais que não oferecem grande resistência à passagem de corrente eléctrica. Exemplo: a maior parte dos metais (cobre, ouro, alumínio,etc).

• Maus condutores de electricidade: materiais que não permitem (ou dificultam muito) a passagem de corrente eléctrica. Exemplos: plástico, papel, etc.

• Semicondutores: materiais que não bons nem maus condutores. Permitem a passagem de corrente eléctrica dentro de certas condições. Alguns exemplos: silício, germânio, etc. Foi precisamente a descoberta dos materiais semicondutores o que permitiu a invenção do transístor.

Alguns exemplos de transístores



    Sem querer entrar em pormenores técnicos, os transístores utilizam um material semicondutor, de maneira a "controlar" a electricidade. Existem 2 modos principais de funcionamento utilizados na montagem de circuitos com transístores:

• Como interruptor: um transístor pode funcionar como um interruptor (imagine um candeeiro que tenha em casa); fazendo uma analogia, imaginemos que em de se ter uma pessoa a ligar e a desligar o interruptor com os dedos, temos um sinal eléctrico que "dá ordens" ao transístor para abrir e fechar o "interruptor". Dando um exemplo, um transístor PNP ou NPN (tipos de transístores) tem 3 terminais, a saber: base, emissor e colector. A corrente eléctrica flui do emissor para o colector em função do sinal que entra na base. Não há sinal na base, não há corrente entre o emissor e o colector. Há corrente na base, há corrente entre o emissor e o colector.

• Como amplificador de sinal: se tivermos uma corrente fraca, como um sinal de rádio, podemos aumentar essa corrente. É o que permite termos rádio pequenos mas com altifalantes relativamente potentes.

   
    A título de curiosidade, o primeiro rádio com transístores foi o "Regency-TR1", lançado em 1954. Não obstante as prestações medíocres, trata-se de um marco da história da rádio; quem procurar um rádio em bom estado no eBay ou noutro serviço de compras e vendas online, verá que, por claramente merecer o estatuto de peça de museu, é vendido por largas centenas de dólares... Pormenor interessante: o rádio operava com uma pilha de 22,5 V, menor, em altura, do que uma corriqueira pilha AA de 1,5 V.


"Regency TR-1" aberto, em exposição no "Deutsches Museum", como o nome sugere, um museu de ciência e tecnologia que está situado em Munique, na Alemanha (foto retirada da Wikipédia).


    Perguntar-se-á o estimado leitor mais atento: e, então, as válvulas? Morreram de vez, ou ainda há aplicações para as válvulas electrónicas? A resposta é sim! Para aplicações que exigem uma potência considerável, como alguns emissores de rádio, por exemplo, são ainda utilizadas válvulas (ainda que os emissores recentes, dos últimos anos, sejam de estado sólido, isto é, completamente transistorizados). O leitor que esteja na zona de Lisboa a ouvir a Rádio Sim na Onda Média, através dos 963 kHz Seixal, ou no Algarve através dos 891 kHz do emissor de Vilamoura, está a escutar o som de um velho emissor dos anos 80 que ainda trabalha a válvulas. Para aplicações de potência muito baixa, o transístor quase que matou a válvula... com raras e nobres excepções: alguns audiófilos preferem amplificadores de som a válvulas porque consideram que a distorção oferecida pelas válvulas é mais tolerável ao ouvido do que a distorção resultante do uso de transístores. Também alguns músicos utilizam amplificadores para os seus instrumentos eléctricos (guitarras, etc) a válvulas pela mesma razão. Todavia, acredito que, para a maioria dos leitores, não se justifica a mudança, salvo se estiverem dispostos a investir milhares de euros em equipamento de som (de que vale um amplificador esplêndido quando se tem umas colunas de som baratas?)...
 
    Ao estimado leitor deste artigo, que está a olhar para o ecrã de um computador, tablet ou "smartphone", vendo esta página Web, pergunto-lhe: imagina quantos transístores tem à sua frente? Digo-lhe já que escusa de pensar num valor, porque dificilmente vai acertar à primeira. Só digo: um processador "Apple A10", utilizado no iPhone 7 tem, nada mais, nada menos do que... 3 300 000 000 transístores! Incrível? Construir placas de circuitos integrados nunca foi tão ridiculamente fácil e barato. Por cá, em Portugal, a investigadora Elvira Fortunato já ganhou um prémio por inventar transístores... de papel!

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CC) Luís Carvalho - alguns direitos reservados

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