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X V I SI M P Ó S I O N A C I O N A L D E EN S I N O D E F Í S I C A
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ELETROMAGNETISMO: EXPERIMENTOS PARA MOTIVAR O
APRENDIZADO.
JOÃO RICARDO QUINTAL a
WILMA MACHADO SOARES SANTOS b [[email protected]]
MARCOS BINDERLY GASPAR b [[email protected]]
a
b
Colégio Pedro II - Unidade Engenho Novo - RJ
Instituto de Física – Universidade Federal do Rio de Janeiro
RESUMO
Este trabalho apresenta uma proposta alternativa de ensinar conceitos sobre o tema Magnetismo
para os alunos do Ensino Médio. Destina-se também aos alunos do curso de Licenciatura em Física,
bem como aos professores de Física do Ensino Médio. O trabalho baseia-se nas recomendações dos
PCNEM e na proposta pedagógica de Ausubel. O trabalho constituiu-se de um texto histórico, um
texto teórico e experimentos. Esta proposta foi aplicada no Colégio Impacto, em turmas de oitava
série do Ensino Fundamental e da segunda série do Ensino Médio da rede de ensino particular, onde
questões de vestibulares recentes foram utilizadas, com bons resultados, na verificação da
aprendizagem. Duas das experiências serão apresentadas em detalhe.
INTRODUÇÃO
A apresentação das experiências e materiais extracurriculares como, por exemplo, discutir artigos
de revistas, jornais e televisão facilita a diminuição da barreira que existe no aprendizado da Física,
que se apresenta na grande maioria dos alunos e faz com que eles adquiram um novo
comportamento, tornando-os mais interessados e participativos no ambiente escolar, e o trabalho do
professor mais agradável e produtivo. Um fato muito importante como conseqüência das
experiências utilizadas neste trabalho foi a percepção dos fenômenos do eletromagnetismo na vida
quotidiana dos alunos, fazendo com que despertasse neles mais interesse pelo funcionamento de
aparelhos que utilizem os princípios do eletromagnetismo, tais como: ventiladores, aparelhos de
som, televisão, computadores etc. Desta forma mudando a percepção do aluno quanto à Física.
O presente trabalho foi norteado pelas recomendações dos Parâmetros Curriculares para o Ensino
Médio [1] e na proposta de utilizar experimentos como organizadores prévios dentro da teoria da
Aprendizagem Significativa [2]. Foi aplicado no colégio Impacto (rede particular) na 8a série do
Ensino Fundamental e na 2a série do Ensino Médio.
Foram aplicadas seis experiências em sala de aula, duas das quais serão detalhadas neste texto: a
experiência clássica de Oersted e a experiência do “Mergulhador Mágico”. Além das experiências,
a teoria foi ensinada com base nos livros amplamente utilizados no Ensino Médio [3, 4, 5], foi
apresentado um texto [6] sobre a evolução histórica do magnetismo e foram levados para a sala de
aula vários elementos motivadores, tais como, telefone, placa mãe de computador, campainha,
ventilador, liquidificador, relógio despertador e outros aparelhos, mostrando a utilização do
magnetismo nestes aparelhos, sempre no intuito de desenvolver no aluno uma visão de mundo
atualizada.
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EXPERIMENTOS
1 - A EXPERIÊNCIA CLÁSSICA DE OERSTED
OBJETIVO: Essa experiência verifica a relação entre a eletricidade e magnetismo, demonstrando
que cargas elétricas em movimento criam ao redor de si um campo magnético.
Material Necessário: Bússola pequena (2 a 3 centímetros de diâmetro); um metro de fio de cobre
isolado; pilha grande de 6 volts ou bateria pequena de 9 volts; pedaço de cartolina (20cm x 20cm).
Procedimento Experimental: Podemos reproduzir com facilidade a experiência clássica de
Oersted, vista em vários livros do Ensino Médio, usando apenas materiais de fácil obtenção. Faça o
seguinte: retire o isolamento de cerca de 2,5 centímetros de ambas as extremidades do fio. Para que
a experiência fique mais fácil, passe o fio por dentro de dois orifícios pequenos num pedaço de
cartolina e coloque a bússola sob o fio como mostra a figura I.
Figura I: Esquema simplificado da experiência de Oersted [7].
Ligue uma extremidade do fio a um dos terminais da pilha, prendendo-a com firmeza, e depois gire
a cartolina de modo que o ponteiro da bússola fique na mesma direção do fio (ou seja, paralelo ao
fio). Agora encoste rapidamente a extremidade solta do fio no outro terminal da pilha, sem tirar os
olhos da bússola. Viu o que aconteceu? O ponteiro girou imediatamente ficando em ângulo reto
com o fio. Afaste o fio do terminal da pilha; o ponteiro voltará à posição original. Agora inverta a
posição do fio na pilha, o que provocará uma inversão no fluxo de corrente, e veja como o ponteiro
passará a apontar para a direção oposta.
QUESTÕES: 1- Na experiência ao ligar as extremidades do fio aos pólos de uma pilha observamos
o desvio da agulha magnética. Que conclusão é possível tirar dessa observação?
2- Se colocarmos a agulha formando um ângulo reto com o fio ocorrerá algum desvio? Por quê?
3- O que ocorrerá quando invertemos o sentido da corrente no fio. O desvio da agulha se faz no
mesmo sentido do caso anterior? Antes de ligar as extremidades do fio na pilha determine pela
regra da mão direita, o sentido de desvio da agulha.
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2 - MERGULHADOR MÁGICO.
OBJETIVO: Essa experiência tem como objetivo mostrar o poder de penetração de um campo
magnético através de um tubo, bem como exemplificar o conceito de força magnética, além de
relembrar aos alunos o conceito de empuxo.
Material Necessário: Copo longo, ou tubo ou qualquer recipiente plástico longo; um pedaço de
cortiça; um prego; fio de cobre isolado (aprox. 7 metros); bateria grande de 6 volts.
Procedimento Experimental: Enrole 30 voltas de fio em torno do recipiente usado, deixe
aproximadamente meio metro de fio em cada extremidade. Torça o fio umas duas ou três vezes para
que o enrolamento fique no lugar, como na figura II. Depois, arranje ou faça algum apoio para que
o recipiente fique de pé. Uma forma será abrir um buraco redondo num pedaço de madeira para que
o recipiente se encaixe. Agora encha o recipiente de água até uns 2,5 centímetros acima do alto da
bobina. Coloque o prego num pedaço de rolha que entre no recipiente e ajuste essa pequena “peça”,
de modo que ela flutue rente à superfície da água. Aqui você vai ter que trabalhar um pouco. A
rolha terá que ter um tamanho suficiente para boiar mesmo com o prego espetado. Vá cortando a
rolha aos poucos até que ela fique boiando no ponto exato.
Figura II: Mergulhador mágico [7].
Ligue uma das extremidades do fio ao terminal negativo da bateria e depois encoste a outra no
terminal positivo. Assim que a segunda extremidade for ligada, a rolha e o prego mergulharão e
permanecerão assim durante todo o tempo em que o fio permanecer ligado. Quando você desligar o
fio eles voltarão à tona e ficarão boiando, até que o fio seja ligado outra vez. Não ligue o fio à
bateria durante muito tempo (apenas alguns segundos) porque isto exigiria muito dela e poderia
descarregá-la.
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De que forma funciona o nosso pequeno “mergulhador”? Como sabemos, a corrente elétrica ao
passar por uma bobina cria um campo magnético dentro dela. Ao percorrer a bobina a corrente
elétrica criou um campo magnético muito forte que atravessou o recipiente e a água. Esse campo
magnético exerce uma força sobre o prego fazendo com que o “mergulhador” afunde. Durante
todo o tempo em que a corrente é mantida, o campo permanece e por isso o “mergulhador” desce.
Quando retiramos o fio do terminal da bateria, o campo magnético desapareceu e o “mergulhador”
voltou à tona.
QUESTÕES: 1- Se o tubo de ensaio fosse muito largo, o mergulhador iria descer? Explique.
2- Determinar a direção e o sentido da força magnética.
3- Explique porque o mergulhador desce, baseado nos conceitos de empuxo e de força magnética.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho apresenta experiências simples e de baixo custo, que serviram para
organizar os conhecimentos prévios dos alunos para a aprendizagem dos conceitos físicos. Além
das experiências utilizamos a história da física e outros recursos, antes das aulas teóricas, para que o
processo de assimilação fosse efetivo. Os resultados foram verificados através de provas com
questões dos últimos vestibulares [8] e mostraram uma melhora no aprendizado dos conceitos
físicos pelos alunos, quando comparados com resultados obtidos por outros alunos que só tiveram
aulas por métodos tradicionais.
REFERÊNCIAS.
[1] – MEC, Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, 1999.
[2] – MOREIRA, Marco A. Uma Abordagem Cognitivista do Ensino de Física, Editora da
Universidade de Porto Alegre, 1983.
[3] – JÚNIOR, Francisco Ramalho. & FERRARO, Nicolau Gilberto. & SOARES, Paulo Antônio
de Toledo. Os Fundamentos de Física. São Paulo, Moderna, 1988.
[4] – CALÇADA, Caio Sérgio. & SAMPAIO, José Luiz. Física Clássica. São Paulo, Atual, 1985.
[5] – GREF, Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física. São Paulo, Edusp, 2000.
[6] – MAGALHÃES, Murilo de F.; SANTOS, Wilma M.S.; DIAS, Penha M.C. ``Uma Proposta
Para Ensinar os Conceitos de Campo Elétrico e Magnético: Uma Aplicação da História da Física",
Revista Brasileira de Ensino de Física, 24, 489-496, 2002.
[7] – GRAF, Rudolf. Experiências Elétricas. Trad. Fernando B. Ximenes. Rio de Janeiro, Ediouro,
1981.
[8] – SOUZA, Nelson Lima de. Física para o Vestibular. Rio de Janeiro, Grafemar.