Kelvin foi muito claro ao especificar em 1860 que um eletrosc´opio ou eletrˆometro com envolt´orio condutor ´e o instrumento adequado para indicar a igualdade ou a diferen¸ca de potencial entre dois condutores:6
6[Tho84a, Nota na p´ag. 192].
(a) (b)
q = 0
Figura 10.20: Ligamos por um condutor as partes A eB de um eletrosc´opio com envolt´orio condutor que est´a isolado da Terra. (a) Carregamos o eletrosc´opio e sua tirinha interna permanece abaixada. (b) Suas palhetas internas permanecem fechadas em outro modelo de eletrosc´opio.
Diz-se que dois corpos condutores est˜ao no mesmo potencial el´etrico quando, se forem colocados em comunica¸c˜ao condutora com os dois eletrodos de um eletrˆometro, n˜ao for produzido qualquer efeito. Por outro lado, quando o eletrˆometro mostrar um efeito, o valor deste efeito mede a diferen¸ca de potencial entre os dois corpos que est˜ao sendo testados desta forma. [...]
O efeito a que Kelvin se refere aqui usualmente ´e o ˆangulo de abertura entre as palhetas da parte A do eletrˆometro com envolt´orio condutor. O eletrodo principal ´e ligado entre a parte A e o primeiro corpo condutor, enquanto que o eletrodo secund´ario ´e ligado entre a parteB do eletrˆometro e o outro corpo condutor.
Uma outra cita¸c˜ao de 1860 de Kelvin, nossas palavras entre colchetes e na nota de rodap´e:7
336. Interpreta¸c˜ao da medida feita pelo eletrˆometro. Todo tipo de eletrˆometro consiste de uma caixa ou recipiente contendo um condutor fixo e um con-dutor m´ovel, dos quais pelo menos um est´a isolado [eletricamente da Terra]
e colocado em comunica¸c˜ao met´alica, atrav´es daquilo que chamarei de ele-trodo principal passando atrav´es de uma abertura na caixa ou recipiente, com o condutor cuja eletricidade ´e para ser testada. Em todo eletrˆometro constru´ıdo apropriadamente, a for¸ca el´etrica sofrida pela parte m´ovel em uma dada posi¸c˜ao n˜ao pode ser influenciada eletricamente a n˜ao ser mu-dando a diferen¸ca de potencial entre o eletrodo principal e o condutor ou sistema condutor n˜ao isolado no eletrˆometro. Mesmo o melhor en-tre os eletrˆometros comuns constru´ıdos at´e o momento n˜ao satisfaz esta condi¸c˜ao, j´a que a superf´ıcie interna do vidro com o qual toda a caixa envolt´oria, ou parte dela, ´e feita usualmente, pode tornar-se eletrizada, e inevitavelmente fica assim quando qualquer eletriza¸c˜ao muito alta ´e introduzida [no eletrˆometro] intencional ou acidentalmente, mesmo que seja por um tempo muito curto; a consequˆencia deste fato ´e que a parte m´ovel [do eletrˆometro] n˜ao ir´a geralmente retornar `a sua posi¸c˜ao nula quando o eletrodo principal ´e perfeitamente aterrado.8 H´a muito tempo
7[Tho84c, p´ags. 258-259].
8No original: perfectly disinsulated.
Faraday mostrou como prevenir este grande defeito ao revestir o interior do recipiente de vidro com uma fina rede de estanho; e parece estranho que mesmo nos dias atuais os eletrˆometros para pesquisa cient´ıfica como, por exemplo, para a investiga¸c˜ao da eletricidade atmosf´erica, ainda sejam constru´ıdos com um defeito t˜ao grande e ´obvio que n˜ao tenha sido cu-rado com um rem´edio t˜ao simples e perfeito. Quando for desejado deixar o interior do eletrˆometro com tanta luz quanto poss´ıvel, e permitir que ele seja visto de qualquer posi¸c˜ao externa com t˜ao pouco impedimento quanto poss´ıvel, pode ser feita uma caixa como uma gaiola de passarinho, com um fio met´alico extremamente fino colocado sobre uma estrutura de metal, colocada na parte interna da redoma de vidro utilizada para prote-ger o instrumento das correntes de ar, etc., substituindo vantajosamente o revestimento de estanho do vidro. Portanto, parece que um eletrˆometro constru´ıdo apropriadamente ´e um instrumento para medir, por meio dos movimentos de um condutor m´ovel, a diferen¸ca de potencial de dois sis-temas condutores isolados entre si, sendo que a caixa ou recipiente do instrumento faz parte de um deles. Deve ser observado de passagem, que algumas vezes ´e conveniente em algumas pesquisas especiais isolar [eletri-camente da Terra] a caixa ou recipiente do instrumento, permitindo com que ela adquira um potencial diferindo do potencial da Terra, e que ent˜ao, como sempre, o tema da medida ´e a diferen¸ca de potencial entre o eletrodo principal e a caixa ou recipiente, enquanto que no uso comum do instru-mento [com a caixa aterrada] o potencial da caixa coincide com o potencial da Terra. Portanto podemos considerar o eletrˆometro meramente como um instrumento para medir diferen¸cas de potencial entre dois sistemas condutores mutuamente isolados; e o objetivo a ser alcan¸cado ao aper-fei¸coar qualquer tipo de eletrˆometro (mais ou menos sens´ıvel, de acordo com os tipos de investiga¸c˜ao para o qual ser´a usado) ´e que,avalia¸c˜oes pre-cisas em medida absoluta, das diferen¸cas de potencial, possam ser obtidas imediatamente a partir de suas indica¸c˜oes.
A cita¸c˜ao que Kelvin fez a Faraday refere-se a um trabalho de 1838. Neste trabalho sobre indu¸c˜ao Faraday utilizou como eletrˆometro a balan¸ca de tor¸c˜ao de Coulomb, fazendo uma melhoria adicional, a saber, cobrindo a parte interior do recipiente de vidro (colocada ao redor dos corpos eletrizados internos que estavam se atraindo ou repelindo) com um material condutor aterrado. Com isto evitou as influˆencias de corpos eletrizados externos `a balan¸ca:9
Para que a a¸c˜ao indutiva dentro do eletrˆometro pudesse ser uniforme em todas as posi¸c˜oes da bola repelida e em todos os estados do instrumento, foram colocadas na superf´ıcie interna do cilindro de vidro duas bandas de estanho, com aproximadamente uma polegada cada uma, dando uma volta completa ao redor do cilindro, com uma distˆancia de 0,4 polegadas entre elas e em tal altura que a superf´ıcie transparente intermedi´aria fi-casse no mesmo plano horizontal com a balan¸ca e a bola. Estas bandas foram conectadas entre si e com a Terra, e, sendo condutores perfeitos, sempre exerceram uma influˆencia uniforme sobre as bolas eletrizadas in-ternas, sendo que apenas a superf´ıcie de vidro n˜ao exercia [esta influˆencia uniforme] devido `a sua condi¸c˜ao irregular em per´ıodos diferentes.
9[Far38, artigo 1180, p´ag. 444].