uma estratégia facilitadora da aprendizagem de - SIGAA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Programa de Pós-Graduação Profissional em Ensino de Física
PRODUTO EDUCACIONAL
A EXPERIMENTAÇÃO EM ELETRICIDADE: UMA ESTRATÉGIA
FACILITADORA DA APRENDIZAGEM DE TÓPICOS DE FÍSICA
ABORDADOS NO ENSINO MÉDIO
Luciano Sedraz Silva
São Cristovão - SE
2015
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PRODUTO EDUCACIONAL
O produto educacional originado com essa pesquisa consiste em um Kit
Didático composto de um manual de montagem e um DVD com os vídeos dos
experimentos. Este material foi confeccionado a partir das atividades desenvolvidas
na Oficina de Eletricidade com 12 alunos da terceira série do Ensino Médio do
Colégio de Aplicação da Universidade Federal de Sergipe, em São Cristóvão.
A proposta desse kit é mostrar aos professores e alunos que é possível
ensinar e aprender Física de maneira contextualizada, motivadora e significativa,
utilizando para isto a experimentação, ferramenta fundamental no processo de
ensino e aprendizagem da referida disciplina.
A ideia inicial do produto educacional era a confecção de um manual de
montagem contendo experimentos simples de fenômenos elétricos. Porém, durante
as aulas, um aluno sugeriu que fizéssemos a filmagem de um experimento.
Segundo ele, com as imagens capturadas durante a execução das atividades, os
colegas conseguiriam compreender melhor tais fenômenos. Desta forma, unimos
as duas ideias e criamos um Kit Didático.
Vale ressaltar que com as instruções presentes no Kit, professores e alunos
do ensino médio poderão repetir os experimentos e até aprimorá-los.
Para visualização dos vídeos do DVD basta acessar o endereço eletrônico:
https://www.youtube.com/
e
em
seguida
digitar
na
“barra
de
procura”
Experimentação em eletricidade – Prof. Luciano Sedraz. Quanto ao manual de
montagem ficará disponível na biblioteca do Colégio de Aplicação da UFS a partir
da segunda quinzena do mês de julho de 2015.
A seguir as figuras C.1 e C.2 mostram as interfaces do DVD.
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Figura C.1 – Tela do menu inicial do DVD
Figura C.2 – Tela do menu Experimentos
Como podemos observar nas figuras C.1 e C.2, os menus são interativos,
ou seja, você poderá escolher a opção: iniciar o filme (com essa ação será exibido
completamente o vídeo); experimentos (será exibido apenas o experimento
selecionado) e créditos (aparece a relação dos alunos participantes da Oficina, os
nomes dos idealizadores do projeto, agência financiadora, trilha sonora tipografia).
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No início de cada experimento é apresentado a lista de materiais (figura C.3)
utilizados nos experimentos. De acordo com a realidade da escola, os materiais
poderão ser substituídos por outros que apresentam propriedades semelhantes e
até mesmo pode-se complementar o kit.
Figura C.3 – Tela do Experimento 01
MANUAL DE MONTAGEM
O manual de montagem do Kit didático contém cinco roteiros para
experimentação em eletricidade. Vale a pena ressaltar que durante a realização
das atividades é necessário que os alunos adotem algumas medidas de segurança
para evitar acidentes. Recomendamos os seguintes cuidados: usar sempre um
calçado fechado; usar luvas de borracha ou couro; não tocar nos condutores (fios),
principalmente nas emendas; durante a montagem do experimento desligue-o da
fonte de alimentação (tomada); não utilizar objetos metálicos para manipular os
materiais do experimento; aguardar as orientações do professor para cada um dos
experimentos; não realizar as atividades com as mãos ou corpo molhados; não usar
adornos (pulseiras, anéis, correntes e relógios) durante a experimentação.
A seguir, iremos apresentar cada um dos cinco roteiros dos experimentos
realizados pelos alunos na Oficina de Eletricidade.
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EXPERIMENTO 01: CONDUTORES E ISOLANTES
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores e isolantes; corrente elétrica.
OBJETIVO(S)

Definir condutores e isolantes elétricos;

Classificar alguns materiais como condutores ou isolantes elétricos.
DESCRIÇÃO
A presença de condutores e isolantes de eletricidade é muito comum no
nosso cotidiano. Os primeiros são todos os corpos ou substâncias que conduzem
facilmente a corrente elétrica. Já os isolantes elétricos, pelo fato de possuírem
enormes quantidades de elétrons livres impedem a passagem da corrente elétrica.
Este experimento tem a finalidade de classificar objetos em condutores ou
isolantes, a partir da observação da passagem da corrente elétrica conforme a
figura C.5.
MATERIAL UTILIZADO:

15 cm de condutor elétrico (1,5mm²);

01 porta-pilhas;

01 pilha de 1,5V;

01 lâmpada de lanterna de 1,5V;

01 fita adesiva;
Objetos auxiliares

Pregos, arame, clips e alfinete (metais);

Réguas e canudos (plásticos);

01 borracha escolar;

01 placa de vidro;
6

01 pedaço de papelão;

01 pedaço de arame de solda;

01 bocal de caneta;

01 pedaço de fita de tecido.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Corte dois pedaços de aproximadamente 7,5 cm de condutor (1,5 mm²);

Usando o porta-pilhas e a fita adesiva, prenda uma ponta do condutor no
polo positivo e a outra extremidade a rosca da lâmpada;

Prenda a ponta do outro pedaço do condutor no polo negativo e a outra
extremidade no ponto metálico existente na parte inferior da lâmpada. Dessa
forma, ela deverá acender;

Acrescente ao circuito do procedimento anterior um objeto auxiliar da lista
de materiais. Repita essa operação com todos os objetos e observe se a
lâmpada irá acender.
Figura C.5 – Experimento 01 – Condutores e isolantes
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/
7
SUGESTÕES

Utilizar o simulador condutores e isolantes como ferramenta facilitadora da
aprendizagem. Disponível no endereço eletrônico abaixo:
http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/eletromagnetismo/index
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EXPERIMENTO 02: EFEITO JOULE
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica e efeito Joule.
OBJETIVO(S):

Observar o efeito Joule;

Identificar as consequências do efeito Joule.
DESCRIÇÃO
Ao encostar os fios na palha de aço, fecha-se um circuito elétrico, devendo
então os elétrons passar pela esponja de aço, devido à força eletromotriz que os
empurra do polo negativo ao positivo. Porém a resistência da palha de aço é
bastante alta, fazendo com que os elétrons se choquem com os átomos da palha,
esquentando-a. No caso da palha de aço, esse aumento de temperatura é brusco,
fazendo com que faísque e possa queimar.
MATERIAL UTILIZADO:

Porta pilhas;

02 pilhas AA;

02 pedaços de condutores de espessura 1 mm²;

01 pedaço de palha de aço.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA
Coloque as pilhas no porta-pilhas obedecendo as polaridades, pegue a palha
de aço, faça um pequeno arco com pequena densidade de fios e fique esfregando
as extremidades a uma distância de aproximadamente um centímetro (1 cm), até
que a palha de aço comece a faiscar conforme a figura C.6. Por medida de
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segurança, realize esse experimento num lugar afastado da rede elétrica e de
materiais inflamáveis.
Figura C.6 – Experimento 02 – Efeito Joule
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/

http://www.efeitojoule.com/
SUGESTÕES

Discutir com os alunos a relação existente entre o experimento e o
funcionamento do chuveiro elétrico.
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EXPERIMENTO 03: FRITADOR DE SALSICHAS
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica, efeito Joule e resistência elétrica.
OBJETIVO(S):

Observar o efeito Joule;

Identificar as consequências do efeito Joule.

Montar um circuito elétrico simples;

Verificar a queda de potencial elétrico ao longo da salsicha utilizando
lâmpadas de LED. LED é a sigla para diodos emissores de luz.
DESCRIÇÃO
Neste experimento vamos verificar a passagem da corrente elétrica através
de um condutor iônico. Para isso, vamos utilizar uma salsicha associada em série
com uma lâmpada incandescente. Durante esse processo observaremos a
manifestação do efeito Joule na salsicha, provocando assim o aquecimento desse
alimento. Observe a figura C.7.
MATERIAL UTILIZADO:

2m de condutor elétrico (diâmetro igual a 1,5 mm²);

Uma placa de forro PVC (10 cm x 50 cm);

3 lâmpadas de LED;

Uma salsicha de cachorro quente;

Fita isolante;

1 bocal de lâmpada incandescente;

2 pregos para telha de Eternit;

Lâmpadas incandescentes de 40 W e 60 W.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA
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
Fixar os dois pregos na placa de PVC, separados por uma distância
de 10cm;

Fixar o bocal na placa de PVC, deixando uma distância de 20cm dos
pregos;

Ligar a extremidade de um pedaço (25 cm) de fio a um dos pregos e
a outra a um dos polos do bocal da lâmpada;

Fixar no outro prego um pedaço (50 cm) de fio;

Fixar no outro polo do bocal da lâmpada um pedaço (50 cm) de fio;

Prenda a salsicha nos pregos;

Enrosque a lâmpada de 40 W no bocal para fechar o circuito;

Substitua a lâmpada de 40 W por outra de 60 W e verifique o que
acontece;

Coloque as lâmpadas de LED na salsicha.
Figura C.7 – Experimento 03 – Fritador de salsichas
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/

http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/corrente/dif_tipos_conducao/
SUGESTÕES

Utilizar outros alimentos como, por exemplo, vegetais para verificar o que com o
brilho da Lâmpada.
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EXPERIMENTO 04: LÂMPADA DE GRAFITE
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica, efeito Joule, resistência elétrica e
2ª Lei de Ohm.
OBJETIVO(S):

Observar o efeito Joule;

Identificar as consequências do efeito Joule.

Construir uma lâmpada utilizando grafite;

Verificar as características da Lei de Ohm.
DESCRIÇÃO
Neste experimento vamos construir uma lâmpada usando grafite. Este
material suporta altas temperaturas, normalmente é usada como matéria prima
para produzir um recipiente em forma de pote chamado de cadinho. Com essa
atividade vamos comprovar a baixa resistência elétrica, ou alta condutividade da
grafite de um lápis. Para isso, vamos fazer passar uma corrente elétrica pelo
pedaço de grafite provocando assim o seu aquecimento devido o efeito joule.
Observe a figura C.8.
MATERIAL UTILIZADO:

Uma fonte de alimentação de 12V ou 08 pilhas D;

2 conectores do tipo jacaré;

Pontas de grafite com espessuras 0,3 mm², 0,5 mm², 0,7 mm² e 0,9 mm².
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Fixe os conectores na fonte de alimentação;

Prenda a ponta de grafite nos conectores;
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
Conecte a fonte de alimentação a uma tomada e observe o que acontece;

Retire a fonte da tomada. Em seguida, por medida de segurança espere dois
minutos e substitua a ponta por outra de espessura diferente;

Substitua as pontas (inteiras) por outras que tenham metade do
comprimento inicial;

Repita os passos anteriores alterando o comprimento e a espessura das
pontas de grafite.
Figura C.8 – Experimento 04 – Lâmpada de grafite
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/

http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/20409.PDF
SUGESTÕES

Utilizar os simuladores da 1ª e 2ª Leis de Ohm como ferramenta facilitadora
da aprendizagem. Disponível no endereço eletrônico abaixo:
https://phet.colorado.edu/pt_BR/

Montar um debate sobre eficiência energética com a finalidade de discutir a
importância do consumo racional de energia elétrica na escola e nas
residências dos alunos.
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EXPERIMENTO 05: ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
ÁREA DO CONHECIMENTO

Física
CONTEÚDO

Eletricidade; condutores; corrente elétrica, efeito Joule, resistência elétrica e
associação de resistores.
OBJETIVO(S):

Montar circuitos elétricos;

Classificar os circuitos elétricos em série, paralelo e misto;

Identificar as características de cada circuito.
DESCRIÇÃO
Para a construção deste experimento é necessário definir previamente
circuitos elétricos. Um circuito elétrico é um conjunto de aparelhos interligados
eletricamente de forma apropriada. É constituído, pelo menos, por um gerador
elétrico, que fornece a energia, por uma carga (ou receptor), que recebe energia e
por condutores elétricos que interligam os aparelhos. Nessa atividade o que vai
determinar o tipo do circuito (série, paralelo e misto), será a quantidade de
caminhos que a corrente elétrica terá para percorrer.
MATERIAL UTILIZADO:

2,5 m de condutor elétrico (1,5 mm²);

01 placa de madeira (10 cm X 80 cm);

06 lâmpadas incandescentes de 60 W;

06 bocais de porcelana para lâmpadas;

01 fita isolante;

01 interruptor simples + tomada;

08 parafusos para madeira;
Observe a figura C.8.
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
01 chave de fenda.
MONTAGEM DA EXPERIÊNCIA

Prenda os 6 bocais na placa de madeira utilizando os parafusos para
fixação;

Fixe o interruptor na placa de madeira com auxílio de 2 parafusos;

Instale o condutor entre os bocais (soquetes) e o interruptor,
conforme a figura C.9;

Enrosque as 6 lâmpadas nos bocais;

Instale o interruptor em série a tomada;

Utilize a fita isolante nas emendas para evitar descargas elétricas;

Alimente o circuito conectando-o a uma tomada previamente
escolhida.
Figura C.9 – Experimento 05 – Associação de resistores
MATERIAL DE APOIO:

http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano

http://www.if.usp.br/gref/
SUGESTÕES

Utilizar o simulador circuitos elétricos como ferramenta facilitadora da
aprendizagem. Disponível no endereço eletrônico abaixo:
http://ambiente.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/eletromagnetismo/index