Trabalho Corrente Eletrica 4h501i

TÓPICOS SEGURANÇA PESSOAL E SOCIAL COMPLEMENTARES: Tema: Eletricidade Tópico: Circuitos elétricos simples

Por que ensinar Todos sabemos da relevância da eletricidade na vida moderna. Poucas tecnologias mudaram tão profundamente a nossa relação com o meio e com os outros, como o advento da eletricidade. Entretanto, via de regra, os estudantes têm contato com o tema apenas no último ano do Ensino Médio. Acreditamos que este quadro pode e deve ser modificado. Não se trata de reproduzir o tratamento conceitual dado no ensino médio e tampouco de simplificar tal tratamento pelo mero emprego de fórmulas vazias de sentido. Ao contrário disso, o que se propõe é o desenvolvimento de uma visão prática, operacional e bastante simples, permitindo aos estudantes uma primeira apropriação de idéias que servirão de base para estudos e aprofundamentos posteriores no ensino médio, além de uma condição para lidar com aparelhos e circuitos elétricos com mais segurança. Condições para ensinar Ao introduzir o estudo de eletricidade, é muito comum o estudante apresentar a idéia de que a eletricidade contida na pilha a para a lâmpada apenas pelo contato entre elas. Essa idéia nos mostra que o estudante não compreende bem o que é um circuito elétrico, pois ele demonstra que não tem a noção clara do circuito como um caminho metálico fechado que liga o aparelho consumidor de energia (lâmpada) aos dois pólos da fonte de energia (pilha). Dessa forma, ele não concebe a existência da corrente elétrica como elemento necessário ao transporte de energia da fonte ao aparelho consumidor. Os estudantes apresentam, geralmente, dificuldades em compreender algumas relações simples, como o fato de que o aumento da resistência elétrica acarreta diminuição da intensidade da corrente elétrica no circuito. O termo “eletricidade” é um conceito difuso e que trata, de maneira indiferenciada, o que a ciência entende por corrente elétrica, energia elétrica e tensão elétrica (ou voltagem). Assim, por exemplo, muitos concebem as fontes de energia como fontes de corrente e não como fontes de tensão elétrica. O que ensinar No estudo dos circuitos elétricos é importante que os alunos entendam que a corrente elétrica não é consumida. É interessante a apresentação dos circuitos elétricos como um caminho fechado entre uma fonte e um consumidor de energia, destacando as transferências de energia nesse circuito. É importante mostrar aos alunos do funcionamento de uma lâmpada incandescente para que eles compreendam que para uma lâmpada funcionar, é necessário a existência de um caminho metálico para a circulação da corrente elétrica. Desse modo, toma-se como referência circuitos simples compostos por pilhas, fios e lâmpadas, que podem ser manipulados pelos estudantes. Conteúdos: - lâmpadas elétricas incandescentes: estrutura e funcionamento - circuito elétrico simples - ligando uma lâmpada em um circuito - interruptores, fusíveis e curto circuito - cuidados e riscos no uso da eletricidade - uso racional e desperdício de energia: medida do consumo de energia elétrica Como ensinar: - propor experimentos, testar hipóteses e modelos físicos - realizar demonstrações em sala de aula apresentando os fenômenos a serem estudados e as idéias produzidas pela Física para representar e compreender tais fenômenos - propor e corrigir atividades - calcular o consumo de energia elétrica por alguns aparelhos eletrodomésticos e calcular a representação dessa energia na sua conta da CEMIG - investigando uma lâmpada em um circuito simples Atividade: Investigar a representação que os estudantes têm da estrutura e funcionamento de uma lâmpada em um circuito simples. Para isso, pode ser proposta o desafio de acender uma lâmpada de lanterna usando pilha e dois pedaços de fios de ligação (sem boquilha). Pedir para os alunos desenharem as tentativas que funcionaram e as que não funcionaram. Observar uma lâmpada incandescente comum aberta (o que pode ser feito serrando com cuidado a rosca metálica e depois batendo com a ponta de uma chave de fenda no vidro que sela o vácuo no seu interior[1]), de modo a verificar que o filamento é ligado a dois terminais e que estes são conectados à rosca e à base da lâmpada.

Conceitos a serem desenvolvidos: circuito elétrico, corrente elétrica, estrutura de uma lâmpada incandescente. Idéia central a ser desenvolvida na atividade: o circuito como caminho fechado conectando os dois pólos de uma fonte de energia; corrente elétrica como o movimento de cargas no circuito que transporta energia da fonte para o consumidor. Outras questões que podem ser exploradas: quais são as transformações que ocorrem quando uma lâmpada acende?Por que o fio percorrido por corrente se aquece?). O que ocorre quando o filamento de uma lâmpada “queima”? Material: Lâmpadas de lanterna (1,5 Volts e 6,0 Volts), boquilhas e fios cabinho, pilhas, lâmpadas comuns "abertas". Medindo a intensidade da corrente em diferentes pontos do circuito simples Amperímetros são hoje equipamentos relativamente baratos e de fácil manuseio. Sempre encontramos pessoas que têm o aparelho e que podem nos emprestar ou mesmo alunos que podem trazer de casa um amperímetro a ser usado nas aulas de ciências. O modelo mais comum é o multímetro digital. Os livros textos de Física para o Ensino Médio ensinam como efetuar essa ligação e os cuidados para fazê-lo (assim como outros textos para-didáticos e alguns textos para o Ensino Fundamental). Apresentamos brevemente os procedimentos a seguir e orientamos a consultar a bibliografia. A primeira coisa a fazer é girar o controle do aparelho para a medida de corrente contínua (DC) [2]. Em seguida, devemos ligar o terminal que sai do pólo positivo da pilha (ou bateria de 9 V) ao terminal + do multímetro. O outro fio deve ser ligar o pólo (-) do aparelho a um dos terminais da lâmpada e, finalmente, um terceiro fio conecta o outro terminal da lâmpada ao pólo (-) da pilha. O diagrama a seguir mostra como efetuar essa ligação. Depois de fazer a leitura do amperímetro, estimule seus alunos a preverem o que ocorrerá caso o amperímetro seja ligado entre a lâmpada e o terminal negativo da fonte. O resultado é, para muitos, surpreendente: a corrente elétrica não é consumida no circuito elétrico. A lâmpada, assim como outros aparelhos elétricos, consome energia elétrica, isto é, transforma energia elétrica em outras formas de energia – no caso da lâmpada, em energia térmica e luminosa. Entretanto, ela não consome a corrente elétrica que transfere a energia da fonte para o aparelho. A corrente elétrica pode ser entendida como veículo de transferência de energia. A energia é consumida, mas não o veículo que a transporta. Uma boa analogia A seguinte analogia pode ajudar a compreender isto. Pegue uma corda e prenda suas extremidades formando um grande círculo. Várias pessoas irão então segurar a corda e uma delas fará o papel de fonte de energia, fazendo a corda mover em um certo sentido. Outra pessoa fará o papel do aparelho consumidor de energia, segurando fortemente a corda entre as mãos e obrigando a “fonte” a trabalhar mais para fazer a corda se mover. A pessoa que faz o papel de fonte de energia exerce trabalho, assim como a pilha em nosso circuito. A pessoa que faz o papel de aparelho consumidor recebe energia e suas mãos se aquecem. As outras pessoas da roda fazem apenas o papel de fios de ligação, pois não apresentam resistência ao movimento da corda e suas mãos praticamente não se aquecem. O movimento da corda é o mesmo antes e depois da pessoa que representa o aparelho consumidor. A corda, assim como a corrente elétrica, apenas transfere energia de um lugar a outro do circuito. Outra maneira de entender esse resultado consiste em pensar o que acontece dentro dos fios. Como vimos, a corrente elétrica consiste no movimento dos elétrons livres dentro dos fios. Os elétrons livres já existiam nos fios, não foram criados pela fonte, nem tampouco são consumidos pela lâmpada. Não é possível criar ou destruir os elétrons livres. Sugestão de trabalho Fazer o levantamento de alguns aparelhos eletrodomésticos, anotando a potência de cada um e o tempo que ele é utilizado diariamente. Registrar esses dados em uma tabela. Com base nesses dados, pode ser feito uma estimativa do consumo de energia de cada um desses aparelhos, por dia ou mensalmente. Com isso, fazer uma comparação entre o consumo de energia elétrica por esses aparelhos. A forma de determinar quanto de energia elétrica um aparelho gasta para funcionar durante certo tempo é multiplicar a potência pelo intervalo de tempo. Por exemplo, se o chuveiro de que falamos funcionar durante 1 hora (1h), basta multiplicar sua potência (3200W) pelo intervalo de 1h para saber quanto foi gasto de energia elétrica. Isso daria 3200W x1h. A fim de calcular o consumo mensal de energia elétrica desse aparelho, primeiro verifique a potência em Watts na placa de identificação que vem em cada um deles; depois multiplique a potência pelo número de horas de uso do aparelho no mês. Consumo (kWh) = Como avaliar Avaliação: · atitudes e participação em sala de aula · trabalhos e estudos dirigidos · testes e problemas a serem resolvidos com a mediação dos conceitos de corrente elétrica, voltagem, resistência e potência

Atitudes que podem ser avaliadas: · empenho na realização das atividades desenvolvidas em grupo, sistematização das informações e apresentação de trabalhos · participação ativa nas discussões e atividades propostas nas aulas · responsabilidade em relação à execução do dever de casa e das atividades propostas em sala · respeito ao outro e ao espaço de trabalho coletivo da sala de aula ---------------------------[1] O bulbo da lâmpada deve ser envolto em um pano para evitar que ele provoque ferimentos caso venha a se quebrar. Procedimento para realização desta atividade pode ser encontrado no livro "Experiências de Ciências" para o 1º Grau, de Alberto Gaspar, Editora Ática. [2] O circuito de corrente contínua é aquele em que os pólos da fonte não se modificam com o tempo e, portanto, em que a corrente elétrica flui sempre em um mesmo sentido. Pilhas e baterias geram correntes contínuas, ao contrário das tomadas de nossas residências, cujo circuito é de corrente alternada. Nele o sentido do movimento da corrente elétrica nos fios alterna 60 ciclos por segundo, isto é, com uma freqüência de 60 Hz.

Sugestões complementares Textos para consulta: APEC. Construindo consciências. São Paulo: Scipione, 2004, volume 4 (8a série) e Manual de Assessoria Pedagógica. BORGES, Oto Néri e FILOCRE, João. Aprendendo eletricidade básica a partir de experimentos. CECIMIG, 1996. GASPAR, Alberto. Experiências de Ciências para o 1o Grau. São Paulo: Ática, 1999 (7a edição). GASPAR, Alberto. A eletricidade e suas aplicações. São Paulo: Ática, 1996 (Coleção Investigando). GONÇALVES FILHO, Aurélio e BAROLLI, Elisabeth. Instala;ao elétrica: investigando e aprendendo. São Paulo: Scipione, 1990 (Coleção O Universo da Ciência) Sites: Biblioteca Virtual do Projeto Escola do Futuro da USP: http://www.bibvirt.futuro.usp.br/index.html?principal.html&2 Projeto Scite: Banco de Recursos Didáticos de Ciências: http://www.scite.pro.br/principal.php Feira de Ciências – sugestões de atividades para tópicos de ensino de física e ciências (sala 12, dedicada a circuitos elétricos) http://www.feiradeciencias.com.br/

Orientação Pedagógica: Circuitos elétricos simples Currículo Básico Comum - Ciências Ensino Fundamental Autor(a): Eliane Ferreira de Sá Centro de Referência Virtual do Professor - SEE-MG/2005