Roteiro de Atividades

Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais. Programa de Ps Graduao em Ensino de Cincias e Matemtica.

Roteiro de Atividades - Josu Antunes de Macdo & Adriana Gomes Dickman

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Programa de Ps Graduao em Ensino de Cincias e Matemtica

ROTEIRO DE ATIVIDADES

Simulaes Computacionais Como Ferramenta Auxiliar ao Ensino de

Conceitos Bsicos de Eletromagnetismo

Josu Antunes de Macdo Adriana Gomes Dickman

Belo Horizonte, 2009



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APRESENTAO Caro colega professor,

Temos o prazer de lhe apresentar o produto da Dissertao de Mestrado na rea de concentrao Ensino de Fsica de Josu Antunes de Macdo, intitulada SIMULAES COMPUTACIONAIS COMO FERRAMENTA AUXILIAR AO ENSINO DE CONCEITOS BSICOS DE ELETROMAGNETISMO: Elaborao de Um Roteiro de Atividades para Professores do Ensino Mdio, realizada sob orientao da Prof Dra Adriana Gomes Dickman e apresentada ao Programa de Ps Graduao Mestrado Profissional em Ensino de Cincias e Matemtica da Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais.

Este Roteiro de Atividades dirigido principalmente aos professores do Ensino Mdio, podendo ser utilizado tambm por aqueles que trabalham com formao de professores nos diversos cursos de Licenciatura em Fsica, nas disciplinas de Metodologia e Prtica de Ensino de Fsica. O roteiro foi elaborado para criar momentos de aprendizagem de temas selecionados de Eletromagnetismo, no qual integramos a utilizao de novas tecnologias, apoiadas na informtica, em particular, a manipulao de simulaes computacionais, na perspectiva de construo conjunta docente-discente do conhecimento, por meio de discusses em sala de aula, trabalhos em grupo e realizao de pesquisas sobre temas correlacionados. Assim, esperamos que nosso Roteiro de Atividades possa contribuir para o planejamento de aulas envolvendo os contedos de circuitos eltricos, condutores e isolantes, e magnetismo. As simulaes constantes neste Roteiro de Atividades pretendem possibilitar uma anlise criteriosa, ldica, motivacional e desafiadora de diversos conceitos do eletromagnetismo, sendo possvel explorar, por exemplo, vrias caractersticas dos circuitos eltricos (estabelecimento de corrente eltrica, resistncia, medies, etc.) e intervir quando necessrio, estimulando debates, confrontos com concepes alternativas dos alunos, alm de ampliar a socializao na sala de aula, atravs da inter-relao entre alunos/alunos e/ou alunos/professores etc.. As simulaes podem contribuir para o processo ensino aprendizagem ao serem utilizadas de maneira organizada, estruturada, bem



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direcionada e com objetivos claros. As atividades foram propostas de modo a promover no aluno uma percepo em relao s implicaes do desenvolvimento cientfico e tecnolgico.

Pensando sempre em facilitar o seu trabalho, apresentamos, logo aps as atividades, um pequeno tutorial sobre as simulaes utilizadas no Roteiro de Atividades. O tutorial lhe dar as primeiras noes sobre as simulaes, que no geral so fceis de utilizar e seus alunos no enfrentaro dificuldades no seu manuseio.

Bom trabalho! Belo Horizonte, 2009

Josu Antunes de Macdo Adriana Gomes Dickman



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SUMRIO

1 A NOSSA PROPOSTA: ROTEIRO DE ATIVIDADES..............................................4 2 MOMENTOS PEDAGGICOS DE DELIZOICOV .....................................................6 3 ATIVIDADES UTILIZANDO SIMULAES ...............................................................7

3.1 Trabalhando com circuitos simples.......................................................................7 Acendendo Uma Lmpada.............................................................................................8 Lmpadas Ligadas Em Srie E Paralelo ...................................................................11 Explorando A Lei De Ohm............................................................................................14 Ligaes Em Srie E Paralelo: Resistncia Total ....................................................19 Condutores E Isolantes.................................................................................................22

3.2 Atividade: ms, corrente eltrica e induo eletromagntica........................24 ms E Bssolas ............................................................................................................25 Campos Magnticos Gerados Por Corrente .............................................................28 Motor De Corrente Contnua........................................................................................32 Induo Eletromagntica ..............................................................................................35

4 DESCRIO E TUTORIAL DAS PRINCIPAIS SIMULAES UTILIZADAS NO ROTEIRO DE ATIVIDADES ................................................................................................40

4.1 Kit para construo de circuitos (KCC) ..............................................................40 4.2 Laboratrio de Eletromagnetismo .......................................................................46

m De Barra ..................................................................................................................48 Solenide ........................................................................................................................49 Eletrom .........................................................................................................................50 Transformador ................................................................................................................51 Gerador ...........................................................................................................................53

REFERNCIAS .....................................................................................................................56



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1 A NOSSA PROPOSTA: ROTEIRO DE ATIVIDADES

Considerando que a Escola no poder existir s margens dos avanos tecnolgicos, mas sim, dever apresentar-se como alavanca capaz de impulsionar a sociedade rumo a um futuro igualitrio, bem como a prpria tecnologia, prope-se um estudo baseado nas contribuies trazidas pelo uso de uma ferramenta tecnolgica, recente e de grande impacto, que corresponde educao apoiada pelo computador, por meio da manipulao dos software de simulao.

Como visto, podem-se confrontar as muitas vantagens da utilizao das simulaes no ensino de Fsica com as limitaes apontadas. Devem-se considerar os dois lados da questo: as vantagens e as limitaes de tal uso. Ciente deste fato, neste trabalho proposta uma utilizao equilibrada e nunca exclusiva das simulaes no ensino de Fsica, servindo assim, como uma atividade complementar, ou seja, um apoio para o professor.

De acordo com a nossa experincia em sala de aula, confirmada por estudos realizados por Santos, Santos e Fraga (2002), conceitos relacionados com o Eletromagnetismo, apresentam-se como elementos complexos e de difcil visualizao. Na maioria das vezes, tais conhecimentos so verificados apenas por meio de frmulas matemticas complexas. Muitas delas no permitem uma verificao direta pelo aluno, seja por meio de observaes ou experincias laboratoriais.

Por outro lado, uma busca rpida na internet mostra a existncia de uma quantidade absurda de simulaes e applets sobre vrios tpicos de Fsica. Ao se deparar com tantas opes, o professor necessita de critrios para fazer sua escolha, e utilizar as mais apropriadas para a sua realidade escolar.

A partir dessas observaes prope-se neste trabalho a elaborao de um Roteiro de Atividades baseadas na utilizao de simulaes computacionais para o ensino de alguns temas do Eletromagnetismo no Ensino Mdio. Este trabalho procura, tambm, contribuir para reverter a atual tendncia da maioria dos professores de simplificar e reduzir tais contedos, pois acreditamos que:

Com o avano tecnolgico computacional, os usos de mtodos de aprendizado tradicionais tornam-se ineficientes e inadequados. A demanda por uma soluo moderna e eficaz



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leva-nos ao conceito de software educacional. O desenvolvimento de um sistema que crie um ambiente no qual o usurio seja capaz de modelar, visualizar e interagir com a simulao proposta baseada em experimentos da Fsica real poderia ser considerado como uma soluo para suprir esta demanda. Tal sistema seria uma ferramenta complementar para o estudo da Fsica, desde que atravs dele seja possvel a realizao de experimentos virtuais" com a finalidade de esclarecer e reforar o conhecimento terico da Fsica, no nosso caso a teoria Eletromagntica. (SANTOS, SANTOS e FRAGA, 2002, p.186 e 187).

Propomos assim um Roteiro de Atividades para professores do Ensino Mdio, que queiram criar situaes de aprendizado sobre alguns tpicos de Eletromagnetismo utilizando simulaes computacionais. Abaixo mostramos o diagrama adaptado de Valente (1995, p.2). Ele mostra claramente que o processo ensino-aprendizagem por meio do computador, oscila entre dois grandes plos.

Figura 1 Plos de Ensino-Aprendizagem por meio do computador. Fonte: Valente (1995, p.2).

Este trabalho se insere no plo 1, visto direita. Isto , por meio do Roteiro de Atividades o computador ser utilizado como uma ferramenta educacional de complementao e aperfeioamento, objetivando uma melhoria na qualidade de ensino.

Por meio do Roteiro de Atividades o professor ter sua disposio um conjunto de simulaes sobre os contedos selecionados, com dicas de uso em sala



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de aula e no laboratrio, explicitando os objetivos das atividades propostas e o contedo abordado, facilitando assim o preparo de suas aulas. Este material didtico visa contribuir para a melhoria do ensino de Fsica e facilitar o desenvolvimento de aulas agradveis e interativas.

Assim, esperamos tambm que esse trabalho sirva de guia, orientando aqueles professores que desejam sistematizar outros contedos de Eletromagnetismo, tanto na teoria, como na experimentao real e virtual, capacitando-o na construo de critrios para a escolha das simulaes computacionais mais adequadas, de acordo com seus objetivos.

2 MOMENTOS PEDAGGICOS DE DELIZOICOV

Todas as atividades propostas no Roteiro de Atividades foram elaboradas de acordo com os momentos pedaggicos de Delizoicov & Angotti (1994; 2003). A problematizao inicial, ou primeiro momento pedaggico, caracterizada pela compreenso e apreenso da posio dos alunos frente ao contedo que ser estudado, contemplada no nosso Roteiro de Atividades nas sugestes de discusso do contedo a ser apresentado, a partir da proposio de questes e/ou situaes problemas que estabeleam relao entre o cotidiano dos alunos e o contedo de Fsica. A seguir so apresentadas sugestes de atividades a serem desenvolvidas, sempre contendo questes instigadoras, na forma de pequenos desafios, que para serem resolvidos estimulam os alunos a interagirem com as simulaes indicadas. No segundo momento pedaggico, ou seja, na organizao do conhecimento utilizam-se as mais variadas estratgias de modo que os estudantes se apropriem do conhecimento cientfico e possam ser capazes de responder s questes estabelecidas na problematizao inicial. Assim, no nosso trabalho, as atividades elaboradas tendo como apoio a utilizao de simulaes, permitem ao professor apresentar os contedos bsicos dos tpicos selecionados de Eletromagnetismo formalmente aos alunos, desenvolvendo conceitos, definies, leis e relaes, de uma forma interativa e prazerosa. As questes apresentadas proporcionam



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momentos de discusso, nos quais os alunos possam identificar e aplicar as leis da Fsica utilizadas na interpretao e explicao dos fenmenos estudados. No terceiro e ltimo momento pedaggico, a aplicao do conhecimento estabelecida a partir da apresentao de novas atividades que requerem a utilizao das simulaes para o seu desenvolvimento. Cada atividade acompanhada de vrias questes que devem ser respondidas com base na simulao estudada. Sugerimos ainda, atividades de pesquisa, nas quais o aluno aplica o conhecimento adquirido. Os resultados destas atividades podem ser apresentados, a critrio do professor, por meio de seminrios. Para estas apresentaes, a turma pode ser dividida em pequenos grupos e cada grupo fica responsvel por um tema previamente escolhido. Desta maneira, cumprimos o objetivo deste momento, ou seja, aplicar o conhecimento, at ento construdo, na anlise e interpretao da problematizao inicial, bem como em outras questes e/ou situaes que podem ser compreendidas por meio do mesmo conhecimento.

3 ATIVIDADES UTILIZANDO SIMULAES

3.1 TRABALHANDO COM CIRCUITOS SIMPLES

Nesta seo descrevemos uma atividade elaborada para explorar os conceitos de corrente eltrica, diferena de potencial ou queda de tenso1 e resistncia eltrica aplicados circuitos eltricos simples, utilizando simulaes computacionais, aliadas aos trs momentos pedaggicos de Delizoicov (DELIZOICOV & ANGOTTI: 1994; 2003). Para realizar as atividades propostas necessrio acessar a simulao Kit para Construo de Circuitos disponvel no CD que acompanha esta dissertao, ou para download no endereo eletrnico http://phet.colorado.edu2, devendo neste caso escolher a verso em Portugus no final da pgina.

1 Outro termo utilizado voltagem.

2 http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Circuit_Construction_Kit_DC_Only. Acesso em 13 fev.

2009.



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Ncleo: Aplicao das relaes entre tenso, resistncia e corrente eltrica a circuitos resistivos. Lei de Ohm. Associao de resistores em srie e em paralelo. Materiais condutores e isolantes. Objetivos: Descrever os elementos bsicos de um circuito simples e verificar seu funcionamento. Verificar a Lei de Ohm. Caracterizar associao de resistores em srie e em paralelo. Determinar a resistncia equivalente das associaes e calcular tenses e correntes nos resistores de um circuito. Verificar as propriedades eltricas de vrios tipos de materiais.

ACENDENDO UMA LMPADA

Problematizao inicial

Sugere-se ao professor iniciar a aula colocando uma questo para os alunos: Como uma lmpada acende? O professor poder utilizar as lmpadas instaladas na sala-de-aula, ou trazer lmpadas, pilhas e cabos para realizar uma demonstrao simples para os alunos.

1) Divida a turma em grupos e pea que respondam questo e em seguida, a partir da observao, faam um esquema de ligao dos fios que acendem as lmpadas da sala de aula, identificando os elementos envolvidos (corrente eltrica, resistncia, tenso, etc.). No importa se o esquema no for perfeito. Faa um apanhado dos resultados dos grupos, sistematizando-os para a turma.

Organizao do conhecimento

Sugere-se ao professor trabalhar com os alunos as trs simulaes de montagens experimentais sugeridas a seguir, discutindo as questes propostas. Ao final da atividade sistematize as concluses da turma e compare com as respostas dadas anteriormente. Essas etapas conduziro os alunos observao e compreenso da situao apresentada na problematizao inicial.



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1 demonstrao: Utilize a simulao para montar um circuito semelhante ao esquematizado na figura 2. Para isto clique sobre a lmpada na caixa de objetos e a arraste com o mouse para o quadro principal da simulao. O mesmo poder ser feito com os fios e a bateria.

Figura 2 Circuito simples. Fonte: Dados da pesquisa.

Questo 1: Descreva o que acontece enquanto a lmpada acende. Questo 2: Especifique o que faz a lmpada acender.

2 demonstrao: Agora, simule um circuito semelhante ao esquematizado na figura 3, incluindo uma chave geral.

Figura 3 Circuito simples com uma chave geral. Fonte: Dados da pesquisa.

Questo 1: Qual a posio da chave para que a lmpada acenda? Questo 2: Porque isso ocorre? Discuta o conceito de corrente eltrica e descreva o caminho que essa percorre para chegar lmpada. Questo 3: Para que serve uma chave deste tipo? Cite exemplos de aplicao. Questo 4: H alguma chave geral em sua casa? Descreva sua funo.



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3 demonstrao: Utilizando a simulao, monte um circuito constitudo por uma chave geral, duas lmpadas ligadas em paralelo, cada qual com o seu interruptor, como mostrado na figura 4.

Figura 4 Circuito paralelo, com uma chave e dois interruptores.

Fonte: Dados da pesquisa.

Verifique o que acontece nas seguintes situaes, descrevendo o caminho da corrente:

Chave geral aberta, interruptores 1 e 2 fechados. Qual(is) lmpada(s) acende(m)?

Chave geral fechada, interruptores 1 e 2 abertos. Qual(is) lmpada(s) acende(m)?

Chave geral fechada, interruptor 1 fechado e interruptor 2 aberto. Qual(is) lmpada(s) acende(m)?

Chave geral fechada, interruptor 1 aberto e interruptor 2 fechado. Qual(is) lmpada(s) acende(m)?

Chave geral fechada, interruptor 1 e 2 fechados. Qual(is) lmpada(s) acende(m)?

Questo 1: Observe na simulao o caminho que a corrente eltrica precisa percorrer para acender cada uma das lmpadas. Para que servem os interruptores? Questo 2: Cite exemplos de aplicaes. H interruptores em sua casa? Descreva sua funo.



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Aplicao do conhecimento

Neste momento sugere-se ao professor que retome as situaes da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, pea aos alunos que: Questo 1: Comparem o funcionamento dos interruptores com o funcionamento da chave geral. Projeto: Descrevam as situaes de utilizao de interruptores e chaves gerais em instalaes eltricas de residncias.

LMPADAS LIGADAS EM SRIE E PARALELO


1 demonstrao: Monte um circuito constitudo por trs lmpadas ligadas em srie, como mostrado na figura 5. Para isto clique sobre a lmpada e a arraste com o mouse para o quadro principal da simulao. Repita a operao trs vezes. Faa o mesmo com os fios e a bateria. Para alterar os valores da resistncia interna das lmpadas, clique com o boto esquerdo do mouse na lmpada, e selecione Alterar Resistncia introduzindo o valor de 10. Para modificar o valor da tenso na bateria, repita o mesmo procedimento selecionando Alterar Voltagem introduzindo o valor de 30V.

Figura 5 Circuito com trs lmpadas ligadas em srie. Fonte: Dados da pesquisa.



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Com as trs lmpadas acesas, desconecte uma das lmpadas. Para isto clique com o boto esquerdo do mouse sobre a lmpada e selecione remover. Questo 1: Descreva o que ocorre. Explique. Questo 2: Porque quando uma lmpada queima ou desconectada, as demais lmpadas e aparelhos de uma residncia no se apagam?

Sugere-se ao professor, neste momento, solicitar aos alunos que, usando lmpadas e baterias, simulem a montagem de um circuito com trs lmpadas, capaz de manter acesas duas delas, quando a terceira desconectada.

1) Divida a turma em grupos e pea que respondam questo e que, a partir da observao, faam um esquema no caderno de onde esto ligados os fios que acendem as lmpadas no circuito, identificando os elementos envolvidos (corrente eltrica, resistncia, tenso, etc.). No importa que o esquema no saia perfeito. Faa um apanhado dos resultados dos grupos, sistematizando-os para a turma.


Sugere-se ao professor trabalhar com os alunos as trs simulaes de montagens experimentais sugeridas a seguir, discutindo as questes propostas. Ao final da atividade sistematize as concluses da turma e compare com as respostas dadas anteriormente. Essas etapas conduziro os alunos observao e compreenso da situao apresentada na problematizao inicial.

1 demonstrao: Usando baterias de mesma tenso e lmpadas idnticas (de mesma resistncia interna) alimentar um circuito com trs lmpadas ligadas em paralelo, como sugerido na figura 6.

Figura 6 - Circuito com trs lmpadas ligadas em paralelo. Fonte: Dados da pesquisa.



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Com as trs lmpadas acesas, desconecte uma das lmpadas. Para isto clique com o boto esquerdo do mouse sobre a lmpada, e selecione remover. Questo 1: Descreva o que ocorre. Explique. Questo 2: Compare seu resultado com o resultado obtido quando as trs lmpadas estavam ligadas em srie. O que voc conclui?

2 demonstrao: Usando baterias de mesma tenso e lmpadas idnticas (de mesma resistncia interna) alimentar um circuito com uma s lmpada e outro circuito com trs lmpadas ligadas em paralelo, como sugerido na figura 7

Figura 7 - Circuito com uma e trs lmpadas em paralelo. Fonte: Dados da pesquisa.

Questo 1: Voc percebe alguma diferena entre os brilhos das lmpadas nos dois circuitos? O que voc conclui dessa observao?

3 demonstrao: Usando baterias de mesma tenso e lmpadas idnticas (de mesma resistncia) alimentar um circuito com uma s lmpada e outro circuito com trs lmpadas ligadas em srie, como sugerido na figura 8.

Figura 8 Circuito com uma e trs lmpadas em srie. Fonte: Dados da pesquisa.



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Questo 1: Voc percebe alguma diferena entre os brilhos das lmpadas nos dois circuitos? O que voc conclui dessa observao? Questo 2: Compare seu resultado com o resultado obtido na segunda demonstrao. O que voc conclui?


Neste momento sugere-se ao professor que retome as situaes da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, pea aos alunos que: Questo 1: Explorem vrios circuitos com lmpadas ligadas em srie e paralelo, alterando os valores das resistncias internas das mesmas, fazendo previses sobre o brilho das lmpadas. Questo 2: Tentem relacionar os resultados obtidos com as variaes de corrente e queda de tenso nos circuitos simulados. Questo 3: Expliquem porque o brilho de lmpadas de mesma resistncia interna numa residncia permanece o mesmo, independente do nmero de lmpadas ligadas? Questo 4: Discutam como feita a instalao eltrica numa residncia. Projeto: Faa uma maquete com lmpadas, pilhas e fios representando a instalao eltrica numa residncia.

EXPLORANDO A LEI DE OHM


Sugere-se ao professor, neste momento, solicitar aos alunos que discutam, com base no comportamento dos circuitos observados anteriormente, qual a relao matemtica existente entre tenso, corrente eltrica e resistncia?

1) Divida a turma em grupos e pea que respondam questo. Faa um apanhado dos resultados dos grupos, sistematizando-os para a turma.


Por meio de medidas realizadas utilizando voltmetro e ampermetro, as trs atividades a seguir permitem aos alunos verificar e relacionar a lei de Ohm, bem



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como aprender a ligar corretamente estes instrumentos de medida, com a vantagem de no correr o risco de queimar os aparelhos, caso a experimentao fosse real, causando assim prejuzos.

Para estas atividades, sugere-se ao professor utilizar um software grfico. Existem vrios software livres na internet, tais como o CurveExpert3 e o Winplot4, e outros que no so livres mas de fcil acesso como o Origin e o Excel, entre outros.

1 demonstrao: Sugere-se ao professor solicitar aos alunos que montem um circuito utilizando um resistor, uma bateria, uma chave geral e um ampermetro, conforme mostra a figura 9 Para ligar o ampermetro no circuito, marque a opo Ampermetro(s) na

caixa de Ferramentas, clique sobre ele e arraste-o para o quadro principal, como mostrado na figura 9. Este instrumento deve ser ligado em srie. Por qu?

Figura 9 Utilizando o ampermetro. Fonte: Dados da pesquisa.

Com a chave desligada mea a intensidade de corrente que passa pelo resistor. O que voc percebeu quanto indicao do ampermetro? Explique.

3 O Curve Expert um software gratuito que ajusta curvas em conjunto de pontos no plano, por exemplo, coleta

de dados numricos, via modelos de regresso-linear e no-linear e diferentes interpolaes. Disponvel em http://www2.mat.ufrgs.br/edumatec/softwares/soft_geometria.php. Acesso em 22 fev. 2009.

4 O WinPlot um programa livre que gera grficos em 2D e 3D a partir de funes ou equaes matemticas.

Atravs dele obtm-se resultados rpidos, diretos e excelentes. Os menus do sistema so simples, sendo que existe uma opo de Ajuda em todas as partes. Aceita funes matemticas de modo natural. Disponvel em http://www.baixaki.com.br/download/winplot.htm. Acesso em 22 fev. 2009.



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Agora ligue a chave e repita o procedimento anterior. Discuta. Ainda com a chave ligada, ajuste a resistncia do resistor em 3. Para isto

clique com o boto esquerdo do mouse sobre o mesmo e depois selecione Alterar Resistncia. Mantendo a tenso na bateria em 0V, mea a intensidade de corrente que passa pelo resistor.

Mantendo a resistncia do resistor em 3 e variando a tenso, mea com o ampermetro a intensidade de corrente que atravessa o resistor e complete a tabela abaixo. Para modificar o valor da tenso na bateria, clique com o boto esquerdo do mouse sobre a mesma e selecione Alterar Voltagem.

Tabela 1 - Variao da tenso de entrada, mantendo a resistncia constante. Tenso (U) Resistncia (R) Intensidade de corrente (I)

0V 3

3V 3

6V 3

9V 3 Fonte: Dados da pesquisa.

Questo 1: Faa o grfico da tenso (U) versus a intensidade de corrente (I), grfico U I, relativo tabela anterior. Questo 2: Descreva a curva que voc obteve. Voc esperava este resultado? Explique. Questo 3: Mantendo a resistncia constante, ao variar o valor da tenso da bateria, como variou a intensidade de corrente? Questo 4: Com base nos seus resultados, voc diria que neste caso a tenso e a intensidade de corrente so grandezas diretamente ou inversamente proporcionais? Explique. Questo 5: Ainda em relao tabela anterior, efetue o produto R I. O que voc conclui?

Neste momento, sugere-se ao professor abordar a relao U = R I, em que a resistncia eltrica a constante de proporcionalidade.

A expresso acima conhecida como Lei de Ohm. Quando um condutor obedece a esta lei, ou seja, quando sua resistncia eltrica constante, ele chamado de resistor hmico.



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2 demonstrao: Sugere-se ao professor solicitar aos alunos que montem um circuito utilizando um resistor, uma bateria, uma chave geral, um ampermetro e um voltmetro, conforme mostra a figura 10. Para ligar o voltmetro ao circuito, marque Voltmetro, clique sobre o mesmo

e arraste para o quadro principal. Este instrumento deve ser ligado em paralelo. Por qu?

Figura 10 Utilizando o ampermetro e o voltmetro. Fonte: Dados da pesquisa.

Com a chave ligada, ajuste a tenso da bateria para 2V. Para isto clique com o boto esquerdo do mouse sobre a mesma e depois selecione Alterar Voltagem. Ajuste a resistncia do resistor em 1, clicando com o boto esquerdo do mouse sobre o mesmo e depois selecionando Alterar Resistncia. Mea a intensidade de corrente que passa pelo resistor.

Variando a tenso da bateria e a resistncia do resistor, mea com o ampermetro a intensidade de corrente que atravessa o resistor e complete a tabela abaixo.

Tabela 2 - Variao da resistncia e da tenso, mantendo a intensidade de corrente constante.

Tenso (U) Resistncia (R) Intensidade de corrente (I) 2V 1 4V 2 6V 3 8V 4




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Questo 1: Faa o grfico da tenso (U) versus a resistncia (R), grfico U R, relativo tabela anterior. Questo 2: Descreva a curva que voc obteve. Voc esperava este resultado? Explique. Questo 3: Ao variar a tenso e o valor da resistncia do resistor linearmente, o que ocorreu com a intensidade de corrente que atravessa o resistor? Questo 4: Podemos ento dizer que, neste caso, a tenso e a resistncia eltrica so grandezas diretamente ou inversamente proporcionais? Explique. Questo 5: Ainda em relao tabela anterior, efetue o produto R I. O que voc conclui?

3 demonstrao: Sugere-se ao professor solicitar aos alunos que montem um circuito utilizando uma lmpada, uma bateria, uma chave geral e um ampermetro, conforme mostra a figura 11.

Figura 11 Utilizando o ampermetro. Fonte: Dados da pesquisa.

Com a chave ligada, ajuste a tenso da bateria para 0V. Para isto clique com o boto esquerdo do mouse sobre a mesma e depois selecione Alterar Voltagem. Ajuste a resistncia interna da lmpada em 9, clicando com o boto esquerdo do mouse sobre a mesma e selecionando Alterar Resistncia. Mea a intensidade de corrente que passa pela lmpada.

Variando a tenso da bateria e a resistncia interna da lmpada, mea com o ampermetro a intensidade de corrente que atravessa a lmpada e complete a tabela abaixo.



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Tabela 3 - Variando a tenso da bateria e a resistncia interna da lmpada.

Tenso (U) Resistncia (R) Intensidade de corrente (I) 0V 9,0 5V 9,8

10V 12,8 15V 16,5 20V 20,4


Questo 1: Faa o grfico da tenso (U) versus a intensidade de corrente (I), grfico U I, relativo tabela anterior. Questo 2: Descreva a curva que voc obteve. Voc esperava este resultado? Explique. Questo 3: Variando a tenso da bateria e a resistncia interna da lmpada, como variou a intensidade de corrente? Questo 4: Com base nos seus resultados, voc diria que neste caso a tenso e a intensidade de corrente so grandezas diretamente proporcionais? Explique. Questo 5: Compare o grfico obtido neste caso com o grfico obtido com os dados da tabela 1. O que voc conclui?

Esta demonstrao simula o que poderia acontecer com uma lmpada incandescente medida que se aumenta a corrente eltrica. Neste caso o condutor no obedece a Lei de Ohm e como sua resistncia eltrica no constante, ele chamado de resistor no-hmico.


Neste momento sugere-se ao professor que retome as situaes da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, utilizando as demonstraes a seguir, pea aos alunos que: Destaquem as caractersticas de cada tipo de associao de resistores; Obtenham a relao que determina a resistncia equivalente de uma ligao

em srie e de uma ligao em paralelo; Resolvam e proponham problemas, inclusive com associaes mistas.

LIGAES EM SRIE E PARALELO: RESISTNCIA TOTAL



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1 demonstrao: Monte um circuito constitudo por trs lmpadas em srie, com resistncias internas de 1, 4 e 8, como mostrado na figura 12.

Figura 12 - Circuito em srie. Fonte: Dados da pesquisa.

Ajuste a tenso da bateria para 13V. Sugere-se ao professor que pea aos alunos, antes de realizar as medidas,

para fazer uma previso da queda de tenso e da intensidade de corrente que passa por cada lmpada. Qual lmpada brilha mais? Discuta os resultados com a turma, fazendo um apanhado dos resultados dos grupos. Aps ligar a chave e utilizando o voltmetro, mea a queda de tenso em cada lmpada. Utilizando o ampermetro, mea a intensidade de corrente que atravessa cada lmpada, e a corrente total que passa pelo circuito. Anote os valores medidos. Questo 1: O que voc observa sobre a queda de tenso medida em cada lmpada? Compare com o valor da tenso de entrada no circuito. Discuta. Questo 2: O que voc observa sobre a intensidade de corrente que passa por cada lmpada? Compare com o valor da intensidade de corrente total do circuito. Explique. Questo 3: Qual lmpada brilha mais? Porque? Questo 4: Compare e discuta os resultados obtidos com as previses feitas. Questo 5: Voc poderia escrever uma relao matemtica para calcular a resistncia total do circuito?

2 demonstrao: Monte um circuito constitudo por trs lmpadas ligadas em paralelo, com resistncias de 1, 4 e 8, como mostrado na figura 13.



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Figura 13 - Circuito com trs lmpadas ligadas em paralelo. Fonte: Dados da pesquisa.

Ajuste a tenso da bateria para 4V. Sugere-se ao professor que pea aos alunos, antes de realizar as medidas,

para fazer uma previso da queda de tenso e da intensidade de corrente que passa por cada lmpada. Qual lmpada brilha mais? Discuta os resultados com a turma, fazendo um apanhado dos resultados dos grupos.

Aps ligar a chave e utilizando o voltmetro, mea a queda de tenso em cada lmpada. Utilizando o ampermetro, mea a intensidade de corrente que atravessa cada lmpada e a intensidade de corrente que passa pelo circuito. Questo 1: O que voc observa sobre a queda de tenso medida em cada lmpada? Compare com o valor da tenso de entrada no circuito. Discuta. Questo 2: O que voc observa sobre a intensidade de corrente que passa por cada lmpada? Compare com o valor da intensidade de corrente total do circuito. Explique. Questo 3: Qual lmpada brilha mais? Porque? Questo 4: Compare e discuta os resultados obtidos com as previses feitas antes de medir. Questo 5: Voc poderia escrever uma relao matemtica para determinar a resistncia total do circuito? Questo 6: Faa uma comparao entre os circuitos em srie e em paralelo. Projeto: Discuta com os colegas as vantagens e desvantagens de cada associao. Monte uma lista de aplicaes para circuitos em srie e em paralelo e discuta as caractersticas principais de cada uma delas em funo de seu uso.



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CONDUTORES E ISOLANTES


Sugere-se ao professor, neste momento, solicitar aos alunos que discutam a seguinte questo: muito comum tomarmos choque ao abrir/fechar a torneira conectada ao chuveiro eltrico. Quando estamos usando chinelas havaianas, isto no acontece. Explique.

1) Divida a turma em grupos e pea que respondam questo. Faa um apanhado dos resultados dos grupos, sistematizando-os para a turma. Faa uma lista, junto com os alunos, de materiais que sejam isolantes e de materiais condutores.


A atividade a seguir permitir aos alunos verificar quais materiais so bons e maus condutores de eletricidade.

1 demonstrao: Monte um circuito utilizando um lpis, como mostrado na figura 14. Clique em Caixa de Objetos, e depois selecione lpis arrastando-o para o quadro principal. Aps ligar a chave, utilizando o voltmetro, mea a queda de tenso na lmpada. Utilizando o ampermetro, mea a intensidade de corrente que atravessa o circuito. Varie a tenso da bateria e verifique se a lmpada acende para algum valor da tenso. Anote os resultados.

Figura 14 Materiais condutores e isolantes. Fonte: Dados da pesquisa.

Ajuste a resistncia interna da lmpada para 10.



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Questo 1: A queda de tenso medida pelo voltmetro variou? Questo 2: A intensidade de corrente eltrica do circuito variou? Questo 3: O grafite um bom condutor de eletricidade? Explique sua resposta. Questo 4: Aumente a tenso da bateria clicando em mais volts at queimar e explodir tudo. Questo 5: Observe e anote a mxima voltagem bem como a mxima intensidade de corrente permitida no circuito para que ele no se queime. Com esses valores determine o valor da resistncia interna do grafite.

Substitua o lpis pelo clipe de papel e verifique o que acontece. Faa o mesmo para os demais materiais disponveis. Responda s questes abaixo justificando sua resposta:

Questo 6: Dos materiais constantes na simulao quais so bons condutores de eletricidade? Questo 7: Quais so maus condutores de eletricidade? Questo 8: Quais so isolantes?


Neste momento sugere-se ao professor que retome a situao da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, pea aos alunos que: Destaquem as caractersticas de materiais condutores e isolantes; Relacionem aplicaes do dia-a-dia para os dois tipos de materiais; Pesquisem e discutam sobre ruptura dieltrica.

Questo 1: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc. e explique porque alguns materiais so bons condutores e outros no. Projeto: Analise uma lmpada e descreva quais partes so isolantes e quais so condutoras. Faa um esquema mostrando os seus resultados e os relacione com seu funcionamento.



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Projeto: Monte um circuito usando um microampermetro (ou multmetro) e dois fios com jacars nas pontas. Na ponta de um jacar ligue uma placa de zinco e na outra ponta uma placa de cobre. Segure cada placa com uma das mos, fechando o circuito. Observe a medida no ampermetro. Anote. Explique por que aparece uma corrente no medidor. Molhe as mos e refaa a experincia. Compare os valores obtidos para a corrente. Explique a diferena. Os valores encontrados para a intensidade de corrente neste experimento so em torno de dez microampres (10 A), assim o ampermetro deve estar ajustado corretamente para efetuar a leitura da corrente.

3.2 ATIVIDADE: MS, CORRENTE ELTRICA E INDUO ELETROMAGNTICA

Nesta seo descrevemos uma atividade elaborada para explorar os conceitos de magnetismo, eletromagnetismo, seus efeitos e aplicaes, utilizando simulaes computacionais. As atividades foram planejadas com base nos trs momentos pedaggicos de Delizoicov (DELIZOICOV & ANGOTTI: 1994; 2003). Para realizar as atividades propostas necessrio acessar a simulao Laboratrio de Eletromagnetismo disponvel para download no endereo eletrnico http://phet.colorado.edu5, devendo neste caso escolher a verso em Portugus no final da pgina. Esta simulao tambm est disponvel no CD que acompanha esta dissertao. Ncleo: Vetor campo magntico de ms permanentes e criados por corrente eltrica. Interao entre campos magnticos de ms e correntes. Linhas de campo magntico. Fora magntica. Corrente eltrica induzida em um condutor. Variao do fluxo de induo eletromagntica. Lei de Faraday. Objetivos: Determinar as caractersticas de um m e representar as linhas de campo magntico. Descrever as interaes entre dois ms e entre m e bssola. Identificar o campo magntico produzido por correntes eltricas e descrever suas caractersticas quando so gerados por fio retilneo, espira e solenode.

5 http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Faradays_Electromagnetic_Lab. Acesso em 22 fev. 2009.



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Verificar as condies em que induzida corrente eltrica num condutor. Identificar e aplicar a induo eletromagntica em mquinas eltricas.

MS E BSSOLAS


Sugere-se ao professor dividir a classe em pequenos grupos e solicitar aos alunos que respondam: A bssola um instrumento bastante usado para navegao. Como ela funciona? O professor poder trazer ms e bssolas para realizar demonstraes simples para os alunos. Ao final da discusso o professor poder sistematizar as respostas dos alunos no quadro.


Sugere-se ao professor explorar os fenmenos qualitativamente, por meio da realizao de experimentos reais e virtuais em sala de aula com ms e bssolas.

Experimento 1 Este um experimento simples e pode ser realizado com um par de ms de

qualquer formato. Pea aos alunos para trazer ms, estes podem ser encontrados em alto falantes, ferro velho, lojas de materiais eltricos, em alguns brinquedos, em objetos de decorao como os ms de geladeira, etc.

Coloque um m sobre uma mesa lisa e em seguida aproxime outro m deste. Pea aos alunos para descreverem o que ocorre. Tente explorar a interao entre os dois ms de vrias maneiras, alterando as suas posies e discutindo com os alunos suas caractersticas.

1 demonstrao: Acessar a simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Abrir a guia m de barra e deixar todas as opes desmarcadas, como mostrado na figura 15.



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Figura 15 Campo magntico produzido por um m em barra. Fonte: Dados da pesquisa.

Marque a opo Mostrar Bssola. a) Clique com o mouse sobre a bssola, colocando-a em vrias posies ao

redor do m e observe o que acontece. Note que o plo norte do m e da bssola esto marcados de vermelho.

b) Solicite aos alunos que desenhem a representao das linhas de campo magntico.

Marque a opo Mostrar Campo. O resultado observado coincidiu com a representao das linhas de campo magntico feita anteriormente? Clique com o mouse sobre a bssola, colocando-a em vrias posies ao redor do m e compare seu comportamento com as linhas de campo em cada ponto. O que voc conclui?

Clique em Inverter Polaridade. Refaa os itens acima. O que voc observa? Marque a opo Ver dentro do m. O que voc observa? Era o que voc

esperava? Discuta. Marque a opo Medidor de Campo.

a) Clique sobre ele e mea os valores do campo magntico em vrios pontos, onde as linhas de campo estiverem mais densas e onde estiverem menos densas.

b) Descreva seus resultados. Voc capaz de obter uma regra geral? Neste momento, sugere-se ao professor deixar claro aos alunos o fato do

vetor campo magntico ser tangente, em cada ponto, linha de campo.



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Sistematizar as observaes feitas e compar-las com o quadro obtido na problematizao inicial.


Neste momento sugere-se ao professor que retome a situao da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, pea aos alunos que: Destaquem as caractersticas dos ms; Descrevam como feita uma bssola e seu funcionamento; Relacionem aplicaes do dia-a-dia para ms e bssolas. Questo 1: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc. e explique porque alguns materiais so bons ms e outros no. Questo 2: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc., sobre o campo magntico da Terra, relacionando-o ao funcionamento da bssola. Projeto: Monte uma bssola com materiais de baixo custo. Descreva a montagem e o seu funcionamento. Questo 3: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc. e faa uma lista de fenmenos naturais e equipamentos que utilizam campos magnticos. Projeto: Alguns seres vivos possuem propriedades magnticas e as utilizam para sobrevivncia. Faa uma pesquisa sobre esse assunto e relate os resultados encontrados para a turma. Questo 4: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc. e faa uma lista de materiais projetados para utilizar campos magnticos para tratamento da sade, incluindo os benefcios prometidos. Por exemplo, jarra azul, travesseiros magnticos. Questo 5: Investigue nas fontes consultadas o modo de funcionamento destes materiais e como o campo magntico gerado auxilia no tratamento de doenas. Projeto: H alguma confirmao cientfica para tais tratamentos? Faa uma pesquisa sobre a real eficcia destes produtos e relate os resultados encontrados para a turma. Os benefcios anunciados so verdadeiros? Existem pesquisas cientficas que aprovam sua utilizao?



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CAMPOS MAGNTICOS GERADOS POR CORRENTE


Sugere-se ao professor dividir a classe em pequenos grupos e solicitar aos alunos que respondam: Por qu quando se aproxima um m da tela de um aparelho de televiso ligado a imagem se deforma? O professor poder pedir aos alunos para comprovarem este fato, advertindo-os para no fazerem repetidas vezes para evitar que a tela seja danificada. Ao final da discusso o professor poder sistematizar as respostas dos alunos no quadro.


Sugere-se ao professor explorar os fenmenos qualitativamente, por meio da realizao de experimentos reais e virtuais em sala de aula com fios, baterias e bssolas.

Experimento 1

Pea aos alunos para trazerem para a sala de aula aproximadamente 10 cm de fio eltrico comum, que pode ser encontrado em casa de materiais eltricos ou eletrnicos ou ento retirado de enrolamentos eltricos velhos, ou de aparelhos eltricos ou eletrnicos fora de uso. Uma pilha comum de 1,5 V e uma bssola.

Coloque a bssola sobre uma mesa plana e longe da influncia de campos magnticos, exceto o terrestre! Coloque o fio sobre a bssola, no sentido de sua agulha. Ligue o fio na pilha, como mostra a figura 16(a). Pea aos alunos para descreverem o que ocorre.

(a) (b) Figura 16 - (a) Montagem experimental e (b) Fio percorrido por corrente eltrica.

Fonte: http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/.



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Tente explorar o movimento da agulha da bssola colocando o fio conduzindo corrente eltrica em vrias posies. Discuta com os alunos seu comportamento.

Experimento 2

Pea aos alunos para trazerem para a sala de aula aproximadamente 30 cm de fio eltrico comum, que pode ser encontrado em casa de materiais eltricos ou eletrnicos ou ento retirado de enrolamentos eltricos velhos, ou de aparelhos eltricos ou eletrnicos fora de uso. Uma pilha comum de 1,5 V e um prego grande.

Enrole o fio ao redor do prego. Ligue as extremidades (desencapadas) do fio pilha, conforme mostrado na figura 17. Aproxime o fio enrolado no prego de pequenos objetos de metal (clipes de papel, pregos pequenos, etc.). Pea aos alunos para descreverem o que ocorre.

Solte uma das pontas do fio da pilha. Discuta com os alunos o que ocorre.

Figura 17- Um eletrom simples. Fonte: http://forum.outerspace.ig.com.br/showthread.php?t=170607&page=1.

Aps a realizao dos experimentos reais, sugere-se ao professor realizar as atividades a seguir:

1 demonstrao: Acessar a simulao Campo magntico e orientao da bssola disponvel em http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/compass/index.html. Nesta simulao o grau de interao muito pequeno, pois consiste apenas em ligar e desligar uma chave, como mostrado na figura 18, no entanto a capacidade de simular qualitativamente o fenmeno muito grande.

Figura 18 - Orientao de uma bssola em um campo magntico. Fonte: http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/compass/index.html.



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O que percebemos ao ligar a chave do circuito? O resultado obtido nesta simulao foi idntico ao experimento real realizado

anteriormente? Justifique sua resposta. O campo magntico criado pela corrente eltrica diferente do campo

magntico criado por um m? Explique. Esta simulao, bem como o experimento real deve levar o aluno a perceber

que em torno das cargas eltricas em movimento surgem campos de induo magntica. Neste momento, sugere-se ao professor trabalhar os aspectos histricos da descoberta da relao entre eletricidade e magnetismo. Enfatizar as descobertas de Oersted (1777-1851) e Ampre (1775-1836). No apndice A voc pode encontrar textos complementares.

Sugere-se tambm ao professor explorar a regra da mo direita para determinao da direo e sentido do campo magntico gerado por correntes.

Para utilizar a regra da mo direita, segure o condutor com a mo direita de modo que o polegar aponte no sentido da corrente. Os demais dedos dobrados fornecem o sentido do vetor campo magntico no ponto considerado.

Figura 19 - Regra da mo direita. Fonte: http://br.geocities.com/saladefisica8/eletromagnetismo/condutor.htm

2 demonstrao: Acessar a simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Abrir a guia Eletrom, selecionar fonte de corrente contnua (DC) e deixar todas as opes desmarcadas, como mostrado na figura 20.



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Figura 20 Simulao de um eletrom. Fonte: Dados da pesquisa.

Marque a opo Mostrar Bssola e Mostrar eltrons. a) Ajuste a fonte de corrente para 0 volt. Aproxime a bssola do eletrom e

observe se ocorre mudana na posio da agulha magntica. b) Repita o procedimento anterior, ajustando a fonte para 5 volts direita,

+5V. c) Agora, ajuste a fonte para 5 volts esquerda, -5V e aproxime a bssola do

eletrom. d) O que aconteceu com a indicao da agulha magntica da bssola

quando a polaridade da fonte foi invertida. Procure sistematizar suas observaes.

e) O que explica a mudana na posio da agulha magntica da bssola?

Ainda com a opo Mostrar bssola e a fonte de corrente em 10V: a) Clique com o mouse sobre a bssola, colocando-a em vrias posies ao

redor do eletrom e observe o que acontece. b) Solicite aos alunos que desenhem a representao de campo magntico

gerado pelo eletrom. Marque a opo Mostrar Campo. O resultado observado coincidiu com a

representao das linhas de campo magntico feita anteriormente? Clique com o mouse sobre a bssola, colocando-a em vrias posies ao redor do m e compare com as linhas de campo em cada ponto. O que voc observa?

Marque a opo Medidor de Campo.



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a) Clique sobre o medidor e o posicione prximo ao eletrom. Altere o nmero de espiras do eletrom observando o valor medido do campo magntico.

b) Descreva seus resultados. Encontre uma relao geral entre o nmero de espiras e o valor do campo magntico medido.


Neste momento sugere-se ao professor que retome a situao da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, pea aos alunos que: Destaquem o tipo de interao entre ms e correntes eltricas; Rediscutam as respostas sistematizadas na problematizao inicial; Relacionem aplicaes do dia-a-dia que utilizam esse tipo de interao.

MOTOR DE CORRENTE CONTNUA

1 demonstrao: Acessar a simulao Motor de corrente contnua disponvel em http://pion.sbfisica.org.br/pdc/index.php/por/multimidia/simulacoes/eletromagnetismo. Neste stio voc poder fazer o download da simulao, que tambm est disponvel no CD que acompanha esta dissertao.

Este applet, de uma forma simplificada simula um motor de corrente contnua, permitindo assim, maior entendimento do aluno sobre fora magntica e fora de Lorentz. Na figura 21 pode-se visualizar a direo convencional da corrente (setas na cor vermelha); das linhas de campo magntico (mostradas na cor azul); e da fora de Lorentz (representada pelas setas pretas). Essa fora exercida sobre um condutor conduzindo corrente eltrica em um campo magntico, e ortogonal direo da corrente e s linhas de campo magntico.



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Figura 21 Motor de corrente contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

Questo 1: Descreva os componentes bsicos de um motor. Questo 2: O que faz com que a espira gire? Questo 3: Considerando o que foi visto nos momentos anteriores, identifique e descreva o tipo de interao que est ocorrendo no motor. Questo 4: Ao clicar em Mudana de direo, o que voc observa? Explique o que provoca a mudana de direo da rotao.

O professor poder neste momento abordar a regra da mo esquerda. Se um fio retilneo, de comprimento L, percorrido por uma corrente i, for

colocado em um campo magntico uniforme B , sobre este fio atuar uma fora

magntica F , cujo mdulo dado por

F = BiL sen .

Em que o ngulo formado pelo fio condutor com o vetor B. A fora F perpendicular ao fio e o seu sentido pode ser determinado pela "regra da mo esquerda", como ilustrado na figura 22. Nesta regra o dedo indicador e o dedo mdio indicam respectivamente o campo magntico e a velocidade da carga (sentido da corrente eltrica); o polegar indica a fora que age sobre a carga.



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(a) (b)

Figura 22 (a) e (b) Regra da mo esquerda. Fonte: http://educacao.uol.com.br/fisica/forca-magnetica-carga-em-movimento.jhtm

(adaptada).

A roda de Barlow, mostrada na figura 23, foi o primeiro dispositivo criado para aproveitar a fora magntica. Este dispositivo foi inventado pelo ingls Peter Barlow (1776-1862), excelente matemtico e afamado construtor de lentes, pontes e estradas de ferro.

Figura 23 Representao da roda de Barlow. Fonte: http://www.cepa.if.usp.br/e-

fisica/eletricidade/basico/cap15/cap15_07.php.

Questo 1: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc. sobre o motor de Barlow. Descreva seu funcionamento e aplicaes. Questo 2: Faa uma lista de eletrodomsticos que utilizam motores de corrente contnua.



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Projeto: Pesquise em livros, revistas, enciclopdia, internet, etc. e monte um motor de corrente contnua simples com materiais de baixo custo. Descreva a montagem e o funcionamento do motor.

INDUO ELETROMAGNTICA


Sugere-se ao professor dividir a classe em pequenos grupos e solicitar aos alunos que respondam: Algumas bicicletas possuem um farol que acende quando pedalamos. Como gerada a eletricidade neste caso? Ao final da discusso o professor poder sistematizar as respostas dos alunos no quadro.

Organizao do conhecimento Sugere-se ao professor explorar os fenmenos qualitativamente,

sistematizando o contedo, por meio da realizao de experimentos virtuais. 1 demonstrao: Na simulao Laboratrio de Eletromagnetismo, abrir a

guia Solenide e deixar todas as opes desmarcadas, como mostrado na figura 24. Selecione a lmpada como indicador.

Figura 24 Demonstrao do fenmeno da induo eletromagntica. Fonte: Dados da pesquisa.

Questo 1: Movimentando o m no interior do solenide o que acontece com o brilho da lmpada? Explique.



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Questo 2: Repita o procedimento selecionando o voltmetro como indicador. Verifique a variao de tenso enquanto voc movimenta o m. Varie a velocidade deste movimento. O que voc observa? Procure sistematizar suas observaes. Questo 3: Varie o nmero de espiras do solenide e verifique se ocorre alguma alterao nos resultados. Voc capaz de obter uma relao entre o nmero de espiras e o valor medido da tenso? Questo 4: Varie a rea das espiras do solenide e verifique se ocorre alguma alterao nos resultados. Voc capaz de obter uma relao entre a rea das espiras e o valor medido da tenso?


Neste momento sugere-se ao professor que retome a situao da problematizao inicial, agora com o conhecimento mais organizado. Assim, pea aos alunos que: Expliquem como pode a simples movimentao de um m nas proximidades

de um circuito fechado produzir corrente eltrica? Rediscutam as respostas sistematizadas na problematizao inicial; Relacionem aplicaes do dia-a-dia que utilizam esse fenmeno.

1 demonstrao: Na simulao Laboratrio de Eletromagnetismo, selecionar a guia Transformador, como mostrado na figura 25, com todas as opes desmarcadas, exceto Mostrar Campo e Mostrar eltrons. Selecione a lmpada como indicador.

Figura 25 Simulao de um Transformador. Fonte: Dados da pesquisa.

Selecione a fonte de corrente em DC (corrente contnua):



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Questo 1: Ajuste a fonte para 0 V e verifique se a lmpada acende. Por qu? Questo 2: Ajuste a fonte para 10 V. Em quais espiras voc percebe movimentao de eltrons? A lmpada acendeu? Por qu? Questo 3: Com base no que voc aprendeu nos momentos anteriores, pense em maneiras de fazer a lmpada acender. Teste suas idias.

Selecione a fonte de corrente em AC (corrente alternada): Questo 4: O que voc observa? Explique. Questo 5: Selecione o indicador de tenso e verifique se ocorre variao no seu ponteiro. Questo 6: Aproximando o primrio (eletrom) do secundrio (solenide) do transformador, a tenso no secundrio aumenta ou diminui? Justifique. Questo 7: Altere a rea da espira e verifique o que ocorre com a tenso no secundrio. possvel determinar uma relao entre a rea da espira e a tenso medida? Explique. Questo 8: Altere o nmero de espiras do primrio para uma, duas, trs e quatro e verifique se ocorre variao de tenso no secundrio do transformador. possvel determinar uma relao entre o nmero de espiras do primrio e a tenso medida? Explique. Questo 9: Agora altere o nmero de espiras do secundrio para uma, duas e trs e verifique se ocorre variao de tenso no secundrio do transformador. possvel determinar uma relao entre o nmero de espiras do secundrio e a tenso medida? Explique.

Projeto: Faa uma pesquisa sobre as possveis aplicaes dos transformadores e apresente aos colegas.

2 demonstrao: Na simulao Laboratrio de Eletromagnetismo, selecionar a guia Gerador, como mostrado na figura 26. Selecione a opo Mostrar bssola , Mostrar eltrons e a lmpada como indicador.



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Figura 26 Simulao de um Gerador. Fonte: Dados da pesquisa.

Este applet uma simulao simplificada de um gerador. Explique o funcionamento deste gerador, descrevendo as partes que o

compem. Aumente o volume dgua e verifique a intensidade do brilho da lmpada.

Explique. Varie o nmero de espiras e a rea das espiras, verificando o efeito sobre o

brilho da lmpada. Isto era esperado? Explique. Relacione o funcionamento da simulao do gerador com as caractersticas

da corrente eltrica que obtemos em nossa casa. Faa um relato com suas concluses.

Projeto: Solicitar aos alunos que faam uma pesquisa sobre o funcionamento de usinas hidreltricas. Faa uma comparao entre os componentes da simulao e de uma usina real. Projeto: Solicitar aos alunos que faam uma pesquisa sobre outras formas de gerao de energia eltrica. Comente suas vantagens ou desvantagens em relao usina hidreltrica. Projeto: Solicitar aos alunos que faam uma pesquisa sobre o impacto ambiental causado pela construo de usinas hidreltricas. Projeto: Solicitar aos alunos que faam uma pesquisa sobre o funcionamento de galvanmetro e medidores eltricos. Com a descoberta de que corrente eltrica cria campo magntico e desvia agulhas imantadas, foi possvel a construo de



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instrumentos de medidas eltricas. Discuta esta importante relao descoberta-aplicao com os alunos. Projeto: Solicitar aos alunos que faam uma pesquisa sobre o transporte de energia sem fio. Esta novidade tecnolgica foi proposta por pesquisadores americanos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) que apresentaram um prottipo capaz de recarregar qualquer equipamento eletrnico a uma distncia de at cinco metros.

interessante informar aos alunos que a corrente alternada (CA) devida ao movimento de rotao da turbina acoplada ao eletrom na presena de um campo magntico. Os alunos podem esboar o grfico de uma senide para ilustrar o comportamento da corrente alternada no tempo. Explore o grfico, discutindo que, com a freqncia de 60 Hz, a corrente se anula 120 vezes por segundo; consequentemente, uma lmpada fluorescente ligada rede eltrica acende e apaga esse nmero de vezes por segundo. Nos circuitos com lmpadas incandescentes ligada rede eltrica (CA), bem como aqueles alimentados por pilhas ou baterias isso no ocorre, uma vez que a corrente contnua (CC).

Informar ainda que 127V e 220V uma caracterstica da rede de distribuio e que a grandeza diferena de potencial ou voltagem est relacionada com a energia que a rede distribui para os circuitos, atravs das tomadas. Dependendo da voltagem da cidade, explore o fato de que a rede de distribuio nas ruas e nas cidades tem dois fios, fase e neutro para o caso de 127V e trs fios, fase-neutro-fase, para o caso de 220V.

Lembre que a distribuio de energia feita desde a usina geradora at os centros de consumo. Durante o percurso, a tenso de sada no 127V, nem de 220V, mas sim da ordem de centenas de milhares de volts. Os transformadores das estaes de redistribuio so os responsveis pelo fornecimento e manuteno das tenses de 127V e 220V; da a ocorrncia de variaes desses valores em algumas ocasies. Devido a essas oscilaes, atualmente os aparelhos eletro-eletrnicos, tais como rdio, televiso, DVD, computadores, etc., esto sendo fabricados para ajustarem-se automaticamente tenso de entrada. Lmpadas, sobretudo, queimam devido a essas oscilaes.



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4 DESCRIO E TUTORIAL DAS PRINCIPAIS SIMULAES UTILIZADAS NO ROTEIRO DE ATIVIDADES

Prezado professor,

Nesta seo procuramos descrever as simulaes utilizadas neste Roteiro de Atividades, bem como os sites em que as mesmas so disponibilizadas, lembrando que todas as simulaes aqui descritas esto disponveis no CD que acompanha a dissertao.

Para a realizao das atividades contidas no Roteiro de Atividades so necessrios plug-ins para Adobe Flash Player e plugins Java. Os software Java e plug-ins do Flash podem ser obtidos gratuitamente nos sites dos fabricantes, www.adobe.com/br/downloads e www.sun.com.br, respectivamente.

O tutorial lhe dar as primeiras noes sobre as simulaes, que no geral so fceis de utilizar e seus alunos no enfrentaro dificuldades no seu manuseio. Bem, vamos nessa!

4.1 KIT PARA CONSTRUO DE CIRCUITOS (KCC)

Figura 27 Simulao de um kit de experimentao de eletrnica que permite a montagem de diversos circuitos eltricos.




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Esta simulao foi desenvolvida pelo projeto Tecnologia no Ensino de Fsica (PhET), da Universidade do Colorado. O kit para construo de circuitos (KCC) est disponvel gratuitamente online. O KCC um kit de experimentao de eletrnica virtual. Com ele possvel construir circuitos com resistores, lmpadas, baterias e interruptores; realizar medidas com ampermetros e voltmetros; visualizar o circuito no formato de diagrama esquemtico ou no formato de viso natural, como mostrado na figura 27.

Este applet simula o comportamento de circuitos eltricos simples e proporciona um trabalho aberto, no qual os alunos podem manipular resistores, lmpadas, fios, baterias. Cada elemento tem parmetros operacionais (tais como resistncia ou tenso) que podem ser variados pelo usurio e medidos por aparelhos de medida adequados. Os valores da corrente e tenso so calculados ao longo de todo o circuito usando Leis de Kirchhoff. As baterias e fios so projetados para funcionar como componentes ideais, ou reais incluindo uma resistncia interna. As lmpadas so modeladas como hmicas, a fim de enfatizar a base de modelos de circuitos que so apresentados na introduo de cursos de Fsica. O movimento dos eltrons so explicitamente mostrados por meio da visualizao do fluxo e conservao da corrente. A simulao est disponvel para download no stio http://phet.colorado.edu6, neste caso o interessado dever selecionar a verso em Portugus no final da pgina.

A tela principal da simulao apresenta os menus Arquivo, Opes e Ajuda, como mostrado na figura 28. A seguir explicamos cada um deles.

Figura 28 Menus Arquivo, Opes e Ajuda da simulao Circuitos de Corrente Contnua.


Na guia Arquivo encontramos a opo sair, que simplesmente fecha a simulao (figura 29). Do lado direito da tela, temos outro menu Arquivo, com mais opes que vamos explorar adiante.

6 http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Circuit_Construction_Kit_DC_Only. Acesso em 13 fev.

2009.



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Figura 29 Menu Arquivo da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

A guia Opes, mostrada na figura 30, permite alterar a cor de fundo da simulao, bem como a cor da caixa de ferramentas.

Figura 30 Menu Opes da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

A guia Ajuda (figura 31) oferece informaes sobre a simulao, bem como Licena de utilizao e os Crditos dos desenvolvedores. Esta guia tambm aparece do lado direito da tela, com outra utilidade, que veremos a seguir.

Figura 31 Menu Ajuda da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

A caixa de ferramentas constituda pelos componentes principais da simulao, mostrada na figura 32, e que permitem a construo dos diversos circuitos. Para selecionar um determinado componente, basta clicar com o boto direito do mouse sobre ele e arrastar. O fio utilizado para fazer as ligaes entre os demais componentes; A simulao permite escolher resistores entre 0 (zero) e 100 (cem) ohms.

Para alterar o valor do resistor, basta clicar com o boto esquerdo do mouse sobre ele e depois em Alterar Resistncia. O interessante notar que a simulao utiliza o cdigo de cores, que a conveno utilizada para identificao de resistores de uso geral. Ao alterar o seu valor, o resistor muda as suas cores7.

7 No stio http://www.ludoteca.if.usp.br/tudo/tex.php?cod=_resistorescodigodecores (Acesso em 15 fev. 2009),

encontramos uma simulao interessante para o cdigo de cores dos resistores, inclusive com a explicao.



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Aps arrastar a bateria e clicar com o boto esquerdo do mouse sobre ela possvel alterar a voltagem entre 0 (zero) a 100 (cem) Volts inicialmente, e ao clicar em mais Volts, pode-se chegar a 100.000 (cem mil) Volts. A resistncia interna da bateria pode ser alterada de 0 (zero) a 9 (nove) ohms. H opes ainda para reverter a polaridade dos plos, mostrar valor e remover a bateria do circuito.

Para a lmpada, podemos fazer da mesma forma e alterar resistncia desta entre 0 (zero) e 100 (cem) ohms, mostrar conexo esquerda e direita, mostrar valor e remover do circuito.

O interruptor utilizado para ligar ou desligar o circuito. possvel a sua remoo, clicando com o boto esquerdo do mouse sobre ele e selecionando remover.

Figura 32 Menu Ferramentas da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

Ao clicar sobre o menu Miscelnea visto na figura 33(a), temos acesso a uma relao de diversos materiais, conforme figura 33(b). A utilidade principal desse menu proporcionar a realizao de experimentos que verificam quais materiais so bons e maus condutores e quais so isolantes.

(a) (b) Figura 33 (a) e (b) Menu Miscelnea da simulao Circuitos de Corrente Contnua.




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Do lado direito, como mostrado na figura 34, temos novamente o menu Arquivo, no qual podemos salvar a simulao e carregar uma simulao salva anteriormente. Ao clicar sobre Salvar, abre-se uma janela. Em Save In devemos escolher o diretrio que queremos salvar a simulao e dar o nome em File name. Para terminar clicamos em Save. Para abrir uma simulao, clicamos em Carregar. Em Look In devemos escolher o diretrio onde a mesma est salva. Aps selecionar a simulao desejada, devemos clicar em Open para abrir.

Figura 34 Menu Arquivo da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

O menu Limpar, figura 35, como o prprio nome j diz, permite apagar o circuito. Aps clicar em Limpar aparece uma pergunta: Deletar o circuito e reiniciar?, em que necessrio confirmar esta informao, clicando em Yes!! (sim), No!! (no) ou Cancel!! (cancelar).

Figura 35 Menu Limpar da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

A guia Visual (figura 36) nos permite visualizar o circuito construdo na forma natural, mostrando os componentes tais como eles so, ou na forma de diagrama.

Figura 36 Menu Visual da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

Na guia Ferramentas, mostrada na figura 37, temos os principais instrumentos de medidas que so Voltmetro, Ampermetro(s) e Ampermetro Virtual (sem contato). O voltmetro deve ser ligado em paralelo no circuito, estando assim, na mesma diferena de potencial que se quer medir. O ampermetro dever



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ser ligado em srie no circuito, garantindo, dessa maneira, que a corrente que passa por ele seja a mesma que se quer medir. Para medir a intensidade de corrente utilizando o multmetro virtual sem contato, basta clicar sobre o nome do mesmo e colocar sobre o componente em que se deseja medir a intensidade de corrente eltrica.

Figura 37 Menu Ferramentas da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

possvel tambm escolher o tamanho dos componentes, como ilustrado no menu da figura 38 A simulao apresenta trs possibilidades: Grande, Mdio e Pequeno.

Figura 38 Menu Tamanho da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

Na guia Avanado, figura 39, podemos alterar a resistividade do fio no intervalo que varia entre Quase nenhum e Muitos. Ainda nesta guia, podemos visualizar as equaes do circuito, que neste caso utiliza as Leis de Kirchhoff e mostrar ou ocultar o movimento dos eltrons no circuito. O professor dever deixar claro aos alunos que por se tratar de uma simulao, o movimento dos eltrons mostrado no de acordo com a realidade. Na verdade o seu movimento da ordem de 1 mm/s. Uma explicao detalhada deste fenmeno8, com exemplos poder ser obtida no volume 3 do Grupo de Reelaborao do Ensino da Fsica (GREF, 2005, p. 342)

8 No endereo http://www.fisica.net/eletricidade/eletrons_lentos_ou_rapidos.pdf (Acesso em 15 fev. 2009),

tambm temos uma breve explicao para a velocidade de avano dos eltrons.



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Figura 39 Menu Avanado da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

Ao clicar sobre a guia ajuda (figura 40), a simulao nos d informaes sobre as principais caractersticas dos componentes do circuito.

Figura 40 Menu Ajuda da simulao Circuitos de Corrente Contnua. Fonte: Dados da pesquisa.

A simulao tambm permite parar, bem como dar andamento animao, como mostrado nas figura 41(a) e 41(b).

(a) (b) Figura 41 Menu Parar (a) e Avanar (b) da simulao Circuitos de Corrente Contnua.


4.2 LABORATRIO DE ELETROMAGNETISMO

Esta simulao tambm foi desenvolvida pelo projeto Tecnologia no Ensino de Fsica (PhET), da Universidade do Colorado. Por meio dela possvel analisar situaes prticas que demonstram a aplicao da lei de Faraday, movendo um m em barra prximo de uma bobina para acender uma lmpada (ver figura 49), visualizar as linhas de campo magntico (figura 42) e utilizar eletroms, geradores e transformadores. Para download, basta acessar o sitio http://phet.colorado.edu9, e escolher a verso em Portugus no final da pgina. Esta simulao tambm est disponvel no CD que acompanha esta dissertao.

9 http://phet.colorado.edu/simulations/sims.php?sim=Faradays_Electromagnetic_Lab. Acesso em 22 fev. 2009.



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Figura 42 Laboratrio de Eletromagnetismo: conjunto de simulaes que demonstram a aplicao da Lei de Faraday.

Fonte: Dados da pesquisa. A tela principal da simulao apresenta os menus Arquivo, Opes e Ajuda

(figura 43). A seguir explicamos cada um deles.

Figura 43 Menus Arquivo, Opes e Ajuda da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo.


Na guia Arquivo encontramos a opo sair, figura 44, que simplesmente fecha a simulao.

Figura 44 Menu Arquivo da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.

A guia Opes, figura 45, permite alterar a cor de fundo da simulao, bem como alterar o espaamento e o tamanho das agulhas magnticas. O usurio possui uma infinidade de cores para escolher a que melhor lhe agradar.

Figura 45 Menu Opes da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.



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A guia Ajuda, figura 46, oferece informaes sobre a simulao, bem como Licena de utilizao e os Crditos dos desenvolvedores.

Figura 46 Menu Ajuda da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.

Na barra mostrada na figura 47 o usurio poder escolher entre a simulao de m de barra, Solenide, Eletrom, Transformador e Gerador. Explicamos cada uma delas a seguir.

Figura 47 - Simulaes disponveis no Laboratrio de Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.

M DE BARRA

Ao escolher a opo m de barra, a simulao mostra uma tela semelhante da figura 48 (a) abaixo. Ao movimentar a bssola o usurio observar a interao entre ela e o m de barra, podendo fazer conjecturas.

(a) (b) Figura 48 (a) e (b) - Menu m de Barra da simulao Laboratrio de

Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.



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Do lado direito da simulao disponibilizado o menu m de barra, no qual o usurio poder interagir com a simulao, alterando a intensidade do campo magntico. possvel verificar as alteraes qualitativamente atravs das linhas de campo, atravs da opo Mostrar campo, e quantitativamente, atravs da opo Mostrar medidor de campo. possvel ainda inverter a polaridade do m. Ao clicar em ver dentro do m, a simulao mostra os ms elementares alinhados.

SOLENIDE

Figura 49 - Menu solenide da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.

A figura 49 acima mostra a simulao de um solenide. Tanto o m quanto o solenide podem ser movimentados. Para isto basta clicar com o boto esquerdo do mouse sobre o elemento que se quer movimentar, m ou solenide e arrastar. O resultado da interao entre eles pode ser observado na variao da luminosidade da lmpada. Esta tambm pode ser substituda por um medidor voltmetro, que mede a tenso nos terminais do resistor.

Na parte superior do lado direito da simulao Solenide disponibilizado o menu m de Barra (figura 50(a)), no qual o usurio poder interagir com a simulao, alterando a intensidade do campo magntico. possvel verificar as alteraes qualitativamente atravs das linhas de campo e quantitativamente, atravs da opo mostrar medidor de campo. possvel ainda inverter a polaridade do m. Ao clicar em ver dentro do m, a simulao mostra os ms elementares alinhados.



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(a) (b) Figura 50 - Menu m de Barra (a) e Solenide (b) da simulao Laboratrio de


Na parte inferior do lado direito da mesma simulao disponibilizado o menu solenide (figura 50(b)), no qual o usurio poder escolher o indicador de variao de tenso entre uma lmpada e um voltmetro. possvel escolher de uma a trs espiras e alterar a sua rea entre 20 e 50% da rea original. possvel ainda visualizar o movimento dos eltrons, tendo o cuidado, j ressaltado anteriormente de se tratar de uma simulao, portanto o movimento dos eltrons mostrado no de acordo com a realidade. Na verdade o seu movimento da ordem de 1 mm/s. Uma explicao detalhada deste fenmeno10, com exemplos poder ser obtida no volume 3 do Grupo de Reelaborao do Ensino da Fsica (GREF, 2005, p. 342).

Ao clicar em reiniciar tudo, o usurio dever confirmar aps aparecer uma pergunta: reiniciar todos os ajustes? Se a resposta for sim, a operao desfaz todos os ajustes feitos anteriormente.

ELETROM

A figura 51(a) abaixo, mostra a tela inicial da simulao de um eletrom, com o menu do lado direito em detalhe, figura 51(b).





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(a) (b) Figura 51 (a) e (b) - Menu eletrom da simulao Laboratrio de


Do lado direito da simulao possvel escolher entre uma fonte de tenso contnua (DC) e alternada (AC) e alterar o nmero de espiras do solenide entre uma e quatro espiras. possvel ainda selecionar mostrar campo, mostrar bssola, mostrar medidor de campo e mostrar eltrons. As alteraes podem ser verificadas qualitativamente atravs das linhas de campo e quantitativamente, atravs da opo mostrar medidor de campo.

Aps escolhida a fonte de tenso de entrada, possvel variar entre -10V e +10V, no caso de tenso contnua (DC). No caso de tenso alternada (AC), possvel variar a amplitude e a frequncia entre 0 e 100% e verificar o resultado atravs do movimento da bssola.


TRANSFORMADOR

A seguir temos a simulao do transformador (figura 52). Do lado direito temos os menus eletrom e solenide, que veremos a seguir.



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Figura 52 - Menu Transformador da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo.


Na parte superior do lado direito da simulao (Figura 53(a)) podemos escolher entre uma fonte de tenso contnua (DC) e alternada (AC). A simulao possibilita alterar o nmero de espiras do solenide entre uma e quatro espiras. Ela funciona como o primrio do transformador. possvel ainda selecionar mostrar campo, mostrar bssola, mostrar medidor de campo e mostrar eltrons. As alteraes podem ser verificadas qualitativamente atravs das linhas de campo e quantitativamente, atravs da opo mostrar medidor de campo.

Aps escolhida a fonte de tenso de entrada, possvel variar entre -10V e +10V, no caso de tenso contnua (DC). No caso de tenso alternada (AC), possvel variar a amplitude e a frequncia entre 0 e 100% e verificar o resultado atravs do movimento da bssola.

(a) (b) Figura 53 - Menu Eletrom (a) e Solenide (b) da simulao Laboratrio de




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Na parte inferior do lado direito da mesma simulao disponibilizado o menu solenide (Figura 53(b)), que funciona como o secundrio do transformador. O usurio poder escolher o indicador de variao de tenso entre uma lmpada e um voltmetro. possvel escolher entre uma e trs espiras e alterar a rea da espira entre 20 e 100% da rea original. possvel ainda visualizar o movimento dos eltrons, tendo o cuidado, j ressaltado anteriormente de se tratar de uma simulao, portanto o movimento dos eltrons mostrado no de acordo com a realidade. Na verdade o seu movimento da ordem de 1 mm/s. Uma explicao detalhada deste fenmeno11, com exemplos poder ser obtida no volume 3 do Grupo de Reelaborao do Ensino da Fsica (GREF, 2005, p. 342).


GERADOR

Finalizando este tutorial, vemos na figura 54 a simulao simplificada de uma usina hidreltrica. Esta simulao dispe de recursos interessantes que devem ser bem explorados.

Figura 54 - Menu Gerador da simulao Laboratrio de Eletromagnetismo. Fonte: Dados da pesquisa.

A turbina tem uma rotao que varia entre 0 e 100 rotaes por minuto (RPM) e ajustada atravs da vazo da gua, que controlada pela torneira. possvel





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movimentar a bssola e detectar a presena do campo magntico. Alguns ajustes so feitos do lado direito da simulao, como veremos adiante.

(a) (b) Figura 55 - Menu Turbina (a) e Solenide (b) da Simulao Laboratrio de


Do lado superior direito (figura 55(a)) possvel controlar a intensidade de gerao da turbina entre 0 e 100% e selecionar mostrar campo, mostrar bssola e mostrar medidor de campo. possvel verificar as alteraes qualitativamente atravs das linhas de campo e quantitativamente, atravs da opo mostrar medidor de campo.

Na parte inferior do lado direito da mesma simulao disponibilizado o menu solenide (Figura 55(b)), onde o usurio poder escolher o indicador de variao de tenso entre uma lmpada e um voltmetro. possvel escolher entre uma e trs espiras e alterar a rea da espira entre 20

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