curso_eletroimã

Uso de artefatos
experimentais como
auxílio didático
pedagógico no ensino de
física de nível médio
Professor Erveton Pinheiro Pinto
Sumário
• Introdução;
• Elaboração do roteiro;
• Preparação do experimento “Eletroímã”;
• Discussão;
• Considerações finais;
• Referências.
Introdução
Quando uma corrente elétrica atravessa um fio condutor, cria
em torno dele um campo magnético. Este efeito foi verificado pela
primeira vez por Hans Christian Orsted em abril de 1820. Ele observou
que a agulha de uma bússola defletia de sua posição de equilíbrio
quando havia próximo a ela um fio condutor pelo qual passava uma
corrente elétrica.
Um solenóide constitui-se de um fio condutor enrolado de tal
modo que forme uma sequência de espiras em forma de tubo. Se por
ele passar uma corrente elétrica, gera-se um campo magnético no
sentido perpendicular à uma seção reta do solenóide. Este arranjo em
forma de tubo faz com que apareçam no solenóide polaridades norte e
sul definidas. O resultado final é que o solenóide possui polos norte e sul,
tal como um ímã natural. Veja a figura.
Os materiais ferromagnéticos são constituídos de um número
muito grande de pequenos ímãs naturais, conhecidos como dipolos
magnéticos elementares. Este número é da mesma ordem do número
de moléculas ou átomos que constituem o material. Sem a influência de
um campo magnético externo, estes dipolos estão todos desalinhados,
de forma que a soma total de seus campos magnéticos é nula, como
mostra a Figura A. Se inserirmos um prego, que é feito de um material
ferromagnético, dentro de um solenóide, o campo magnético deste irá
alinhar os dipolos do prego, como mostra a Figura B.
FIGURA A
FIGURA B
Elaboração do roteiro
O roteiro deve ser simples e claro de modo que os alunos
possam compreender e reproduzir o experimento com facilidade. É
importante instigar a curiosidade dos alunos de maneira divertida, mas
sem perder conceitos. Dessa forma, os momentos anteriores e posteriores
a experimentação são os mais importantes, pois é quando o
conhecimento deve ser construído através de teorias e hipóteses.
Na etapa experimental, é prevista a execução da atividade
experimental. Executar uma atividade experimental significa operar o
planejado, testar hipóteses previstas, tendo claro o objetivo almejado, e,
normalmente, significa também, manusear equipamentos. A execução
pressupõe um sujeito ativo intelectualmente e engajado com a
atividade, capaz de construir seus conhecimentos em um processo de
interação social.
Proposta de roteiro:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Título ou tema;
Objetivo geral (ou objetivo);
Objetivos específicos (opcional);
Contexto teórico;
Ideia do experimento;
Material utilizado;
Montagem;
Discussão.
Preparação do experimento “Eletroímã”
Neste experimento vamos mostrar que é possível criar um ímã
muito parecido a um imã natural com o uso da eletricidade. Para tanto,
faremos uso das propriedades dos materiais ferromagnéticos.
Material utilizado
Fio de cobre esmaltado (1metro);
Três pilhas grandes;
Um prego;
Tachinhas, grampos ou clips pequenos de aço ou ferro.
Deve-se enrolar o fio de cobre no prego,
deixando as extremidades do fio livres. Depois ligue as
extremidades do fio de cobre às pilhas, que devem
estar conectadas em série. Deixe a corrente fluir pelo
circuito e aproxime o prego das tachinhas, grampos ou
clips pequenos. Quanto mais bem enrolado no prego o
fio de cobre estiver melhor será o resultado do
experimento. Caso não passe corrente elétrica pelo
circuito, esfregue as extremidades do fio de cobre com
palha de aço (bombril) para eletrizar as extremidades.
Observe a figura no próximo slide.
Observação: trocar a
agulha pelo prego.
Discussão
1. O que aconteceu quando aproximamos o eletroímã
dos objetos metálicos?
2. Explique como isso acontece e o motivo de
acontecer?
3. É possível descobrir os polos magnéticos do eletroímã?
Considerações finais
O fio de cobre enrolado no prego forma uma bobina.
Quando a corrente elétrica passa por essa bobina um campo
magnético é produzido no interior dela, esse campo magnético
orienta paralelamente a ele os ímãs naturais do prego(dipolos
magnéticos elementares, originados pelo movimento dos
elétrons nas orbitas atômicas). Isso faz com que o prego fique
magnetizado. Antes da ação do campo magnético da bobina
sobre o prego, seus ímãs naturais estavam desalinhados, de
forma que a soma total dos seus campos magnéticos era nula,
somente após o alinhamento dos campos é que a soma total
passou a ser não nula e as propriedades magnéticas puderam
ser percebidas.
Referências
Halliday, David; Resnick, Robert. Fundamentos de Física. Rio de Janeiro,
2001.
Tipler, Paul. Física. Rio de Janeiro, 2000.
Dissertação de mestrado, CEFET/ RJ, Março de 2010.
Valadares, E. C. Física mais que divertida. 2ª ed. UFMG, 2007.