Name: Por que os primeiros computadores eram feitos de lâmpadas
Uploaded: 2026-03-26T22:31:34.000Z
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A era moderna da eletrônica começou com a lâmpada, mas não da maneira que você imagina.

As primeiras lâmpadas tinham um filamento de carbono selado num bulbo de vidro a vácuo.

Quando uma diferença de potencial era aplicada através do filamento, a corrente passava por ele, aquecendo-o a mais de 1.700 °C, tão quente que ele brilhava.

Se houvesse muito oxigênio no bulbo, o filamento teria queimado imediatamente; essa era a razão do vácuo.

Mas, do ponto de vista da eletrônica, o verdadeiro avanço veio de uma observação curiosa feita por Thomas Edison.

Ele percebeu que, ao longo da vida útil de uma lâmpada, o vidro ficava descolorido, tornando-se amarelo e depois marrom, mas apenas de um lado.

Bem, o filamento aquecido emite não só luz e calor, mas também elétrons.

Você pode imaginar que eles estão sendo liberados da superfície daquele carbono.

Esse fenômeno, chamado emissão termoiônica, já havia sido descoberto por outros cientistas de forma independente até 27 anos antes.

Mas, depois de Edison, isso se tornou amplamente conhecido;

na verdade, por um tempo, a emissão de elétrons de um filamento aquecido foi chamada de efeito Edison.

Agora, esses elétrons flutuando por aí estavam desobstruídos porque estavam em um vácuo.

Mas como havia uma diferença de potencial entre os fios que levavam ao filamento, os elétrons eram atraídos para o fio positivo.

Então eles aceleravam em direção a ele e a maioria passava direto e colidia com o vidro, ao longo do tempo, descolorindo-o.

Vale ressaltar que Edison estava usando corrente contínua;

se ele estivesse usando corrente alternada, então ambos os lados teriam sido descoloridos.

Mas foi essa observação que preparou o terreno para uma revolução eletrônica e, eventualmente, para os primeiros computadores digitais.

Em 1904, John Ambrose Fleming patenteou um dispositivo muito parecido com a lâmpada de Edison, mas com um acréscimo importante: um segundo eletrodo dentro da lâmpada.

Carregando positivamente essa placa em relação ao filamento, os elétrons eram acelerados pelo vão, fechando o circuito.

Se a placa estivesse um pouco negativa em relação ao filamento, repeliria os elétrons e não haveria corrente.

Fleming chamou o seu dispositivo de rua de mão única para eletricidade.

Como apenas um dos eletrodos era aquecido, os elétrons só podiam fluir dali para a placa, e não no sentido contrário.

O dispositivo foi chamado de diodo termiônico e foi usado inicialmente para detectar sinais de rádio, mas também podia converter corrente alternada em corrente contínua.

Os cientistas rapidamente perceberam que um design mais eficiente tinha o filamento no centro e o outro eletrodo, a placa ou ânodo, como um cilindro ao seu redor.

Essa geometria capturava mais elétrons que saíam do filamento e permitia que correntes maiores fluíssem.

Com um desses diodos, era possível converter corrente alternada em corrente contínua irregular.

Combinando alguns diodos e um capacitor, obtinha-se uma corrente contínua relativamente estável.

Isso foi muito importante: o primeiro dispositivo prático de válvula, modelo para todas as válvulas que dominariam a indústria nos 50 anos seguintes.

No começo do século XX, o grande problema da eletrônica era amplificar.

O rádio era recém-inventado, mas o seu alcance era limitado pela falta de equipamentos confiáveis para amplificar sinais fracos.

As chamadas telefônicas eram limitadas a até 1.300 km, pois além disso o sinal ficava fraco demais para ser ouvido.

Uma forma inicial de amplificação foi criada para o funcionamento do telégrafo, chamada relé.

Num relé, há um eletroimã e, quando a corrente passa por esse eletroimã, ele atrai um interruptor, acionando um segundo circuito.

Quando a corrente no eletroimã cessa, o interruptor é liberado e o segundo circuito se abre novamente.

Este dispositivo amplifica pontos e traços do código Morse em uma linha telegráfica.

Mas sua saída binária significa que ele é incapaz de amplificar os sinais complexos e analógicos de chamadas telefônicas e ondas de rádio.

É por isso que foi uma grande inovação em 1906, quando Leed Forest pegou o diodo e adicionou outro eletrodo dentro do bulbo.

Esse eletrodo não era uma peça sólida de metal, mas sim uma malha de fios espaçada, e foi colocado entre o filamento, ou cátodo, e o ânodo.

Com três eletrodos ele passou a ser chamado de tríodo.

Agora, uma grande diferença de potencial podia ser aplicada entre o ânodo e o cátodo, mas a quantidade de elétrons que realmente fluía entre eles era controlada pela voltagem na grade, como esse novo eletrodo passou a ser conhecido.

Se a grade tivesse carga negativa, repelia os elétrons do filamento, impedindo seu fluxo ao ânodo.

Se a grade estivesse levemente positiva, os elétrons seriam atraídos para longe do filamento, passando pelos orifícios da grade e acelerando em direção ao ânodo.

Então, dessa forma, uma pequena mudança na voltagem da grade pode controlar uma grande voltagem no ânodo.

E a resposta é rápida, então você pode obter amplificação de alta frequência.

Eu gosto de pensar nisso como estar no topo de um penhasco alto, abrindo e fechando uma válvula em um grande cano de água.

Quer dizer, não é preciso muita energia para girar a válvula, mas essa pequena entrada é convertida numa enorme saída de água caindo do penhasco.

Então o amarelo é a entrada e O amarelo indica a entrada e o roxo a saída.

Há cerca de 2 volts de variação na entrada, resultando em 5, 10, 15 volts de variação na saída.

Para essa demonstração, estávamos usando apenas 24 volts no ânodo.

Se tivéssemos usado uma voltagem mais alta, poderíamos ter conseguido muito mais amplificação, e as pessoas realmente faziam isso.

Esse foi o aparelho que permitiu nossas primeiras chamadas de longa distância.

Usando válvulas, a primeira chamada transcontinental de Nova York para São Francisco aconteceu entre 25 de janeiro de 1915.

É difícil ver a grade aqui porque, assim como no diodo cilíndrico, a melhor configuração para um tríodo é ter uma configuração cilíndrica.

O ânodo fica do lado de fora, a grade está cilindricamente dentro dele e o cátodo ou filamento está no centro.

A invenção do tríodo foi muito importante.

Rádios, televisores, quaisquer eletrônicos que as pessoas tinham era alimentado por válvulas.

Você teria tantas delas em casa, mesmo até os anos 60 e 70, mas as válvulas não tinham terminado de revolucionar a eletrônica.

Em sua tese de 1937, Claude Shannon encontrou uma conexão entre circuitos elétricos e um ramo da matemática conhecido como álgebra booleana.

Trabalhando em meados do século XIX, George Boole estava tentando encontrar uma base matemática para a lógica.

No sistema dele, uma afirmação verdadeira era representada como 1 e uma afirmação falsa como 0.

E Boole também desenvolveu algumas operações, como o E.

Se ambas as afirmações A e B fossem verdadeiras, então o resultado também seria verdadeiro.

O que Shannon percebeu foi que as operações de Boole podiam ser representadas como circuitos eletrônicos, que havia uma equivalência entre afirmações matemáticas e circuitos elétricos.

Para montar esses circuitos no mundo real, bastavam alguns interruptores.

Nesse mesmo ano, 1937, George Stebbits construiu a primeira calculadora digital.

Ela podia somar dois números binários de um bit, ou seja, ela podia somar dois números, desde que fossem 0 ou 1.

A calculadora usava um relé, interruptor eletromecânico originário da telegrafia.

Havia duas entradas: se elas ficassem abertas, a entrada era 0; se fechadas, era 1.

A saída era mostrada com duas lâmpadas: se nenhuma luz estivesse acesa, a resposta era 0.

Se a luz de saída acendesse, a resposta era 1; se a de transporte acendesse, era 2.

O diagrama do circuito funciona assim: se nem a chave A nem a B estiverem fechadas, ou seja, somando 0 mais 0, então nenhuma corrente passa pelo circuito e nenhuma lâmpada acende.

Se a entrada A estivesse fechada, a corrente passaria pelo solenoide, criando um campo magnético que puxaria o interruptor para fechar.

E isso conecta a lâmpada de saída à energia e desconecta a lâmpada de transporte.

Assim, a lâmpada de saída acende, o que significa que a resposta é 1.

E a mesma coisa aconteceria quando a entrada B estivesse fechada e a A aberta.

Mas se você fechasse tanto A quanto B simultaneamente?

Então não há corrente passando pelo solenoide, mas haveria uma corrente vinda da bateria conectada a A, que está ligada à lâmpada 1.

Então ela acende, indicando que 1 mais 1 é igual a 2.

Stebbits construiu seu dispositivo com algumas baterias, lâmpadas e relés que ele tinha por aí, e, para as entradas, ele cortou uma lata de tabaco.

Ele construiu isso em uma noite na mesa da cozinha, por isso ficou conhecido como Model K.

O circuito que Stebbits construiu agora é chamado de meio-somador.

Mas se você olhar para esse circuito pelos olhos de Claude Shannon, percebe que, na verdade, são duas portas lógicas.

A lâmpada de saída deve acender quando A ou B, mas não ambos, estiverem fechados.

Então isso é conhecido como uma porta, ou exclusivo.

Já a lâmpada de Vaium só deve acender quando tanto A quanto B estiverem fechados, então isso é uma porta E.

Este circuito usa versões elétricas dos operadores booleanos, tis, or e e.

É possível construir outros operadores booleanos como portas eletrônicas, para coisas como OU, NOR e NAND.

E você pode dizer: "Qual é o grande lance?" Quero dizer, o grande lance é que você acabou de enganar um monte de elétrons para fazerem matemática para você.

É possível conectar vários meios-somadores para criar circuitos mais complexos capazes de realizar cálculos avançados.

Foi exatamente isso que Stebbits e colegas dos Bell Labs fizeram.