Dissertação

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática
ANTONIO AUGUSTO MARTINS DOS SANTOS
UMA PROPOSTA DE ENSINO DA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA PARA O
ENSINO MÉDIO
Belo Horizonte/2016
ANTONIO AUGUSTO MARTINS DOS SANTOS
UMA PROPOSTA DE ENSINO DA INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA PARA O
ENSINO MÉDIO
Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Ensino de Física, da Pontifícia
Universidade Católica de Minas Gerais, como
requisito parcial para a obtenção do título de Mestre
em Ensino de Física.
Orientador: Prof. Dr. Lev Vertchenko
Área de Concentração: Ensino de Física
Belo Horizonte
2016
FICHA CATALOGRÁFICA
Elaborada pela Biblioteca da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
S237p
Santos, Antonio Augusto Martins dos
Uma proposta de ensino da indução eletromagnética para o ensino médio /
Antonio Augusto Martins dos Santos. Belo Horizonte, 2016.
110 f.: il.
Orientador: Lev Vertchenko
Dissertação (Mestrado) – Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática.
1. Física - Estudo e ensino. 2. Eletromagnetismo - Estudo e ensino. 3.
Eletricidade - Estudo e ensino. 4. Ensino-aprendizagem. 5. Vigotsky, L. S. (Lev
Semenovich), 1896-1934. - Crítica e interpretação I. Lev, Vertchenko. II. Pontifícia
Universidade Católica de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Ensino de
Ciências e Matemática. III. Título.
CDU: 53:373
Dedico este trabalho
à minha mãe e ao meu pai,
que sempre me orientaram e acreditaram
no poder da educação; à minha família,
aos meus filhos, pelo grande incentivo, pelo
apoio e pela compreensão nesta jornada de trabalho.
.
RESUMO
A presente pesquisa apresenta um Produto Educacional para ser aplicado aos alunos do ensino
médio, por meio de um roteiro de atividades experimentais, sobre o estudo da indução
eletromagnética. A abordagem teórica-pedagógica deste estudo está fundamentada na teoria
sociointeracionista de Vygotsky (1998). Para tanto, no desenvolvimento dos experimentos
privilegiou-se a interação do sujeito com o meio escolar e a discussão dialógica, importante
para o processo ensino-aprendizagem. Os Três Momentos Pedagógicos, sistematizados por
Delizoicov; Angotti (1994) foram aplicados nas atividades experimentais desenvolvidas no
laboratório. Esta pesquisa aplicada no IFNMG, Montes Claros, teve como sujeitos
participantes os alunos do terceiro ano do ensino médio Integrado de Química. Na aplicação
do produto foi realizada uma coleta de dados com os sujeitos participantes da pesquisa sobre
os experimentos desenvolvidos. Essa coleta contemplou os momentos da problematização
inicial e da aplicação do conhecimento. A análise dos dados foi feita a partir da Análise de
Conteúdo, proposta por Bardin (2011). Dessa forma, constatou-se que a metodologia adotada
corroborou as proposições de Vygotsky (2001). Também, ao se contemplar os Três
Momentos Pedagógicos no desenvolvimento e aplicação do estudo da indução
eletromagnética, verificou-se que a maioria dos alunos foi capaz de associar a pergunta inicial
ao desenvolvimento dos experimentos, bem como à aplicação do conhecimento.
Palavras-chave: Ensino de Física. Indução Eletromagnética. Teoria Sociointeracionista. Três
Momentos Pedagógicos.
ABSTRACT
This research presents an Educational Product to be applied to high school students through a
roadmap of experimental activities about the study of electromagnetic induction. The
theoretical and pedagogical approach of this study is based on the Vygotsky's
sociointeractionist theory (1998). For this, the development of experiments favored the
interaction of the subject with the school and the dialogic discussion, and this is important for
the teaching-learning process. Three Pedagogic Moments systematized by Delizoicov;
Angotti (1994) were applied in experimental activities in the lab. This applied research in
IFNMG, Montes Claros, had as subjects participating third year students of Integrated
Chemistry high school. In application of the product, a collection of data on the developed
experiments was carried out with the students participating. This collection included the initial
moments of questioning and application of knowledge. Data analysis was made from the
content analysis proposed by Bardin (2011). In this way, it was found that the adopted
methodology supports the Vygotsky's proposals (2001). Also, when contemplating the three
pedagogical moments in the development and application of electromagnetic induction study,
it was found that most students were able to associate the initial inquiry to the development of
the experiments as well as the application of knowledge.
Keywords: Physics Teaching. Electromagnetic induction. Sociointeractionist theory. Three
Pedagogic Moments.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 10
1.1 Objetivo Geral .................................................................................................................. 12
1.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 12
1.3 Justificativa ....................................................................................................................... 13
1.4 Elementos de Pesquisa ..................................................................................................... 14
1.5 Estrutura da Dissertação ................................................................................................. 15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICO-PEDAGÓGICA ......................................................... 17
2.1 A teoria Sociointeracionista de Vygotsky ....................................................................... 17
2.2 Os Três Momentos Pedagógicos ...................................................................................... 20
3 LEVANTAMENTO DO “ESTADO DA ARTE” ............................................................. 24
3.1 Aplicação ao Ensino do Eletromagnetismo .................................................................... 24
4 METODOLOGIA................................................................................................................ 30
4.1 As atividades experimentais ............................................................................................ 31
4.1.1 Experimento I: campo magnético gerado por um ímã ................................................. 32
4.1.1.1 Problematização inicial................................................................................................ 32
4.1.1.2 Organização do conhecimento ..................................................................................... 33
4.1.1.3 Aplicação do conhecimento .......................................................................................... 33
4.1.2 Experimento II: indução magnética .............................................................................. 34
4.1.2.1 Problematização inicial................................................................................................ 35
4.1.2.2 Organização do conhecimento ..................................................................................... 36
4.1.2.3 Aplicação do conhecimento .......................................................................................... 36
4.1.3 Experimento III: força eletromotriz induzida ............................................................... 37
4.1.3.1 Problematização inicial................................................................................................ 37
4.1.3.2 Organização do conhecimento ..................................................................................... 38
4.1.3.3 Aplicação do conhecimento .......................................................................................... 38
4.1.4 Experimento IV: experiência de Faraday, usando-se um diodo emissor de luz .......... 39
4.1.4.1 Problematização inicial................................................................................................ 39
4.1.4.2 Organização do conhecimento ..................................................................................... 40
4.1.4.3 Aplicação do conhecimento .......................................................................................... 41
4.1.5 Experimento V: levitação magnética – uma aplicação do eletromagnetismo.............. 42
4.1.5.1 Problematização inicial................................................................................................ 42
4.1.5.2 Organização do conhecimento ..................................................................................... 43
4.1.5.3 Aplicação do conhecimento .......................................................................................... 44
4.1.6 Experimento VI: princípio de funcionamento de um transformador pelo fenômeno da
indução eletromagnética ......................................................................................................... 44
4.1.6.1 Problematização inicial................................................................................................ 45
4.1.6.2 Organização do conhecimento ..................................................................................... 46
4.1.6.3 Aplicação do conhecimento .......................................................................................... 47
4.2 Quadro de Atividades Experimentais ............................................................................. 47
4.3 Caracterizações dos alunos .............................................................................................. 49
4.4 Análise e registro dos dados............................................................................................. 49
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 51
REFERÊNCIAS .................................................................................................................. 54
PRODUTO EDUCACIONAL ............................................................................................ 58
APÊNDICE A: Coleta de dados ......................................................................................... 87
APÊNDICE B: Slides dos Experimentos da Indução Eletromagnética ....................... 106
10
1 INTRODUÇÃO
Há muito se verifica no cotidiano educacional um ensino desvinculado da realidade.
Diversos estudos abordam a respeito do ensino e da aprendizagem em Ciências na Educação
Básica, revelando preocupação com as metodologias e estratégias desenvolvidas em sala de
aula. De acordo com Rezende, Ostermann e Ferraz (2009), no caso específico da Física,
pesquisas realizadas na última década mostram a necessidade de práticas alternativas às
tradicionais formas de ensino dessa disciplina no nível médio. Nos Parâmetros Curriculares
Nacionais – PCNs encontram-se algumas críticas sobre os métodos tradicionais de ensino e a
baixa eficiência desses em relação à aprendizagem dos alunos.
Privilegia a teoria e a abstração, desde o primeiro momento, em detrimento
de um desenvolvimento gradual da abstração que, pelo menos, parta da
prática e de exemplos concretos. Enfatiza a utilização de fórmulas, em
situações artificiais, desvinculando a linguagem matemática que essas
fórmulas representam de seu significado físico efetivo. Insiste na solução de
exercícios repetitivos, pretendendo que o aprendizado ocorra pela
automatização ou memorização e não pela construção do conhecimento
através das competências adquiridas (BRASIL, 2000, p. 22).
Pelo exposto, verifica-se que os docentes têm priorizado aulas expositivas
monológicas, sem que ocorra interação entre professor e alunos, e destes entre si. A prática
desse modelo de aulas expositivas, consistem em mera transmissão de informações, tem
suscitado um sentimento de fracasso e desinteresse por parte de muitos estudantes. Esse
desinteresse, muitas vezes motivado pela distância entre ensino e realidade, se deve ao fato
dos alunos não perceberem relação entre os conceitos físicos estudados em sala de aula e suas
aplicações no cotidiano.
Nessa perspectiva, o ensino de Física tem se apresentado desprovido de significado.
Os alunos, quase sempre, são submetidos a atividades repetitivas, que exigem apenas a
aplicação de expressões matemáticas. Essas, muitas vezes, são decoradas, mas não
entendidas. Tal situação leva o educando a um processo de automatização e memorização, e
não à construção do conhecimento.
Não se pretende com essas abordagens apresentar culpados para o que tem se
verificado na prática docente no que se refere ao ensino da Física, visto que não é proposta
deste estudo discutir tal questão. Também é preciso considerar que diversos fatores
contribuem para essa realidade, como bem apontam Souza e Oliveira (2010), em um artigo
sobre a prática investigativa no aprendizado da Física. Segundo os autores, os professores
11
assinalam fatores que dificultam a inserção de atividades experimentais como prática regular.
As queixas vão desde a implementação de aulas práticas, à falta de espaço em sua carga
horária para organizar essas atividades, a carência de provimentos financeiros das instituições
de ensino na manutenção de laboratórios e recursos, bem como a forma fragmentada com que
os conteúdos são apresentados nos livros didáticos, não permitindo uma relação entre
diferentes tópicos.
Todavia, para além dessas questões, há que se considerar que no processo ensinoaprendizagem tem-se privilegiado o raciocínio de forma isolada, descontextualizada,
priorizando a compreensão do processo e não a aplicação e integração do conhecimento.
Deste modo, constata-se a importância de viabilizar práticas educativas, que perpassem pelas
etapas da experimentação, interpretação, relação da teoria com a prática, interação entre
aluno/professor/ aluno, e aplicação do conhecimento.
Considerando, pois, a Física como um instrumento que possibilita a compreensão do
mundo, a presente pesquisa tem como pressuposto apresentar um produto educacional para o
estudo da indução eletromagnética, o qual possibilite ao educando associar os conhecimentos
adquiridos em sala de aula a situações experimentais em laboratório. O referido produto foi
aplicado aos alunos do ensino médio do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, Campus
Montes Claros. Por meio de um roteiro de estudo de atividades presenciais, através de
experimentos da indução eletromagnética, o produto educativo pretende possibilitar ao aluno
reestruturar os conceitos científicos do conteúdo estudado em sala de aula.
A opção em elaborar um produto educacional que aborde a indução eletromagnética
se deve ao fato de que todo o desenvolvimento tecnológico de que se desfruta na atualidade é
reflexo direto da descoberta desse fenômeno físico. A indução eletromagnética possui várias
aplicações práticas, como a geração de corrente alternada, o funcionamento de motores
elétricos, de transformadores e de alguns exames médicos, entre outros, são exemplos
explicados através desse fenômeno. Chassot (2003) afirma que o professor deve instigar a
curiosidade dos alunos para o entendimento da indução eletromagnética, uma forma atraente e
por meio de experimentos científicos, os quais permitam um aprendizado contextualizado,
como é a proposta do presente produto educativo.
Segundo Freire (2002), a ideia de que o conhecimento é passível de transmissão não
é mais aceita. Portanto, considerando a participação ativa do aluno no processo ensinoaprendizagem, a fundamentação teórico-pedagógica deste estudo tem como embasamento a
teoria Sociointeracionista de Vygotsky, a qual possibilita orientações relevantes para o
processo de aprendizagem, a partir do desenvolvimento de atividades de ensino da indução
12
eletromagnética. A mencionada teoria assinala a área de estudo de forma qualitativa,
procurando fazer a observação, análise e interpretação dos fenômenos estudados pelos alunos.
Outra discussão que fundamenta a proposta deste estudo é o levantamento do
“Estado da Arte”, a partir da análise de vários artigos, teses e dissertações, que tratam da área
de conhecimento abordada. Tendo como base o construído e produzido sobre o tema em
questão. Essa análise consubstancia-se como suporte para a interpretação das atividades
experimentais desenvolvidas neste estudo. Esta auxilia os professores fornecendo uma nova
fonte de pesquisa, que possibilite o desenvolvimento de novos conhecimentos, conceitos e
significados para o processo ensino-aprendizagem dos alunos.
1.1 Objetivo Geral
A presente pesquisa apresenta como objetivo geral um produto educacional, que visa
aprimorar o processo ensino-aprendizagem sobre a indução eletromagnética, por meio do
desenvolvimento de atividades experimentais, qualificando o caráter motivacional no ensino
da Física em escolas públicas e privadas.
1.2 Objetivos Específicos
Como objetivos específicos, pretende-se:

Promover um ensino e aprendizagem significativo da física relacionada ao
cotidiano do aluno;

Estudar a indução eletromagnética a partir de atividades experimentais
simples;

Desenvolver atividades sequenciais, evidenciado a importância da indução
eletromagnética, aplicada ao funcionamento dos equipamentos elétricos
utilizados no dia a dia;

Despertar nos alunos do ensino médio a curiosidade e interesse pela física,
associados ao ensino do eletromagnetismo;

Analisar o resultado das atividades desenvolvidas em termos de aprendizagem
do conteúdo de eletromagnetismo de física.
13
1.3 Justificativa
Reitera-se que, a maioria das escolas, públicas ou privadas, tem pautado sua prática
pedagógica conforme o modelo tradicional de ensino. Percebe-se que os professores em sua
prática diária não têm levado em consideração as experiências vividas pelos estudantes
durante sua trajetória educacional. Isso contribui para um ensino fragmentado e sem vínculo
significativo com o processo ensino-aprendizagem.
Nessa perspectiva, o que se vê são alunos desmotivados, que não conseguem
estabelecer conexão entre o que aprendem na sala de aula e o que vivenciam no seu dia a dia.
De acordo com Bezuneck (2001, p.13),
Alunos desmotivados estudam muito pouco ou nada e, conseqüentemente,
aprendem muito pouco. Em última instância, aí se configura uma situação
educacional que impede a formação de indivíduos mais competentes para
exercerem a cidadania e realizarem-se como pessoas além de se capacitarem
a aprender pela vida afora.
Sabe-se que o ser humano é determinado por um processo de construção de sua
cultura. Essa é adquirida durante sua vivência e é difícil que a mesma se reconstrua de forma
natural. Assim, é necessário que as discussões e reflexões, que tenham como tema a educação,
se voltem para um ensino em que o conhecimento seja construído a partir da realidade
vivenciada pelo aluno, priorizando a formação de um cidadão crítico e comprometido com o
bem comum.
Nas proposições de Vygotsky (1998), o ambiente de aprendizagem deve oportunizar
ao aluno a capacidade de construir seu conhecimento, a partir da interação com a sua
realidade. Para tanto, as ações educacionais devem ser articuladas de forma que possibilitem a
interação entre alunos, entre estes e professor e o meio escolar. Nessa direção, Morais (1986,
p.5) corrobora que:
[...] a instrução é um componente do ensino, mas fique claro que o apenas
instruir visa à erudição, enquanto o amplo ato de ensinar visa
à compreensão, à sabedoria de vida. O ensinar é um amplo movimento de
vida entre o educador e o educando, entre o mestre e o discípulo.
Assim sendo, a pesquisa se justifica por apresentar um produto educacional, que
oportuniza ao aluno desenvolver suas próprias atividades, utilizando novos instrumentos,
materiais e equipamentos, tendo o professor como mediador desse processo. Também se
14
ressalta a relevância desse produto educacional, visto que o mesmo procura apresentar os
conteúdos básicos de indução eletromagnética de uma maneira atraente e ilustrativa,
propiciando um maior envolvimento dos alunos nas aulas de Física.
Considerando, pois, o processo ensino-aprendizagem, em que o conhecimento deve
estabelecer uma relação com a vida cotidiana, a abordagem dos conceitos do
eletromagnetismo, baseada em atividades presenciais experimentais no laboratório de Física,
valoriza as opiniões e concepções do aluno, tornando-o atuante e autônomo na construção do
seu conhecimento.
1.4 Elementos da Pesquisa
Como elemento desta pesquisa, destaca-se o produto educacional constituído de
atividades experimentais, as quais priorizam o ensino e aprendizagem da indução
eletromagnética, pela variação do fluxo magnético. Essas atividades foram desenvolvidas no
laboratório e realizadas de forma integrada com a participação efetiva de alunos e professor.
Na perspectiva desse processo interativo, espera-se proporcionar a construção de novos
saberes a respeito da indução eletromagnética, considerando o conhecimento que o aluno
possui sobre o tema. Ainda sobre a interação entre professor e aluno, em que o primeiro
assume a função de mediador, conduzindo o segundo por meio dos experimentos e
instigando-o a novas descobertas, Martins (1993, p. 118) assegura que,
Quando imaginamos uma sala de aula em um processo interativo, estamos
acreditando que todos terão oportunidade de falar, levantar suas hipóteses e,
nas negociações, chegar a conclusões que ajudem o aluno a se perceber parte
de um processo dinâmico de construção.
A discussão empreendida neste estudo também se apresenta como elemento
constitutivo desta pesquisa, visto que se fundamenta na teoria sociointeracionista de
Vygotsky, com abordagens sobre a teoria educacional de Paulo Freire. Nessa direção, as
proposições deste estudo buscam nos mencionados teóricos contemplar o ensino de física
aplicada ao ensino médio, por meio de uma série de atividades experimentais.
As referidas atividades buscam relacionar as novas tecnologias à formação para o
ensino de Física. Assim, o professor tem à sua disposição um roteiro de atividades, com
objetivos propostos, conteúdo abordado, a relação dos materiais utilizados, facilitando a
aplicação do produto nas aulas laboratoriais. Espera-se, dessa forma, contribuir com a
15
elaboração e sistematização dos conteúdos básicos de indução eletromagnética, a partir de
atividades experimentais. Esse produto poderá ser usado por educadores que trabalham com a
formação de alunos no ensino médio, nos diversos cursos de Licenciatura em Física, nas
disciplinas de Metodologia e também na prática de Ensino de Física.
Acredita-se
que
o
roteiro
das
atividades,
envolvendo
o
conteúdo
do
eletromagnetismo, possibilita ao educando uma análise criteriosa, detalhada, motivadora e
desafiadora de diversos conceitos sobre o tema em questão, é considerado bastante abstrato.
Os professores, por sua vez, tem a oportunidade de explorar e intervir quando necessário,
estimulando os debates e conflitos, a partir das concepções formalizadas pelos alunos.
Trata-se de um estudo investigativo de caráter exploratório sobre os fundamentos
básicos do estudo da indução eletromagnética associados à física e aplicados ao ensino médio,
por meio de um conjunto de atividades experimentais.
Será apresentada na forma de tabelas, quadros e gráficos com base na discussão de
dados coletados por meio do desenvolvimento dos experimentos realizados em laboratório.
Entende-se que essa estratégia possibilita abranger as potencialidades de uso dessa forma de
aplicação no ensino médio, bem como identificar as possíveis dificuldades dos alunos sobre a
indução eletromagnética. Além disso, os resultados deste trabalho podem ajudar a entender o
papel das concepções espontâneas que esses alunos trazem para a escola, principalmente
aquelas relacionadas à aprendizagem de conceitos tradicionalmente considerados difíceis.
1.5 Estrutura da dissertação
Como forma de atender aos objetivos propostos, a presente dissertação foi estruturada
em cinco capítulos. O primeiro capítulo apresenta os objetivos e a justificativa desta pesquisa,
enfatizando a realidade do ensino atual e a necessidade de novas metodologias que
privilegiem as trocas entre os pares e instigue a capacidade investigativa do educando de
forma contextualizada. Também nesse capítulo são apresentados os elementos da pesquisa e a
estrutura desta dissertação.
O segundo capítulo traz o referencial teórico-pedagógico, o qual se fundamenta na
teoria sociointeracionista de Vygotsky, aliada às concepções de Paulo Freire sobre teoria
educacional. Nesse capítulo a discussão sobre a natureza da educação dialógica de Paulo
Freire foi fundamental para o desenvolvimento do modelo didático dos três momentos
pedagógicos, sistematizada por Delizoicov e Angotti(1994) na aplicação da metodologia em
laboratório.
16
No terceiro capítulo, o levantamento do “Estado da Arte”, busca, a partir de alguns
artigos, teses e dissertações, apresentar uma análise do que foi construído e produzido sobre
atividades experimentais para o ensino da indução eletromagnética. Essas atividades serão
comparadas às desenvolvidas neste trabalho, auxiliando os professores e fornecendo uma
fonte de pesquisa científica, sobre o tema.
O quarto capítulo, intitulado “metodologia, análise e registro de dados”, apresenta o
percurso
metodológico
adotado
neste
estudo,
o
desenvolvimento
das
atividades
experimentais, e a caracterização dos alunos participantes da pesquisa.
No quinto capítulo, as considerações finais apresentam as percepções e avaliações do
produto educacional proposto, ressaltando aspectos que destacam a eficácia do trabalho
desenvolvido, bem como suas limitações.
No Produto Educacional é apresentado
o produto didático desenvolvido com
abordagens sobre o conteúdo trabalhado, seguido de orientações para o acompanhamento do
professor durante o desenvolvimento de cada atividade experimental.
O Apêndice B é discutido os resultados da aplicação da pesquisa de ensino por meio
das atividades experimentais, proposta para uma turma do ensino médio do Instituto Federal
do Norte de Minas Gerais, campus de Montes Claros.
O Apêndice C apresenta slides relacionados aos Experimentos da Indução
Eletromagnética em forma de figuras e um breve texto sobre eles.
17
2 REFERENCIAL TEÓRICO-PEDAGÓGICO
Nesta discussão propõe-se uma abordagem prática, com conceitos e aplicações da
indução eletromagnética, usados no ensino da Física, relacionados à vivência do aluno, dadas
as dificuldades de compreensão de algumas variáveis do conteúdo em questão.
Nas atividades desenvolvidas na escola, os alunos não somente são convidados a
desenvolverem as aulas experimentais, com orientação e mediação do professor, mas também
a criarem seus próprios objetivos e conclusões sobre as atividades realizadas. Dessa forma,
são valorizadas as opiniões e concepções dos alunos, procurando torná-los independentes e
autônomos na construção do seu conhecimento.
O professor deve contribuir de forma significativa para a elevação do nível cultural
dos alunos, para a compreensão dos aspectos básicos do mundo tecnológico, em que vivem e
para a formação de um cidadão consciente da importância de sua participação na tomada de
decisões na sociedade. Nesse sentido, o professor pode desempenhar um papel fundamental
no processo educacional, construindo elementos para que o laboratório seja um espaço
privilegiado de negociações e de produções de novas descobertas no ensino.
Entretanto, o aluno tende a construir muitas vezes uma aprendizagem passiva, de
forma aleatória e com pouco significado efetivo, refletindo uma falta de estímulo. Essa
aprendizagem, desprovida de diálogo, torna-se limitada, sobretudo quando os educadores
ministram suas aulas sem estabelecer uma relação entre o conhecimento adquirido e a
realidade dos alunos.
2.1 A teoria Sociointeracionista de Vygotsky
Para a fundamentação desta análise, recorre-se a teoria sociointeracionista de Lev
Semyonovich Vygotsky (1998), o qual assevera que a aprendizagem ocorre na interação do
indivíduo com os outros. Ainda, segundo o autor, essa interação possibilita a evolução da
zona de desenvolvimento proximal.
Oliveira (2012) pondera que Vygotsky define como zona de desenvolvimento
proximal a distância entre aquilo que um indivíduo é capaz de aprender de forma autônoma e
aquilo que ele faz com o auxílio de outros membros do seio meio social. Oliveira cita Moreira
(1995), para quem a interação social, que provoca a aprendizagem deve ocorrer dentro da
zona proximal, mas também tem um papel importante na determinação dos limites dessa zona
proximal.
18
A obra de Vygotsky contribui não somente para a área da psicologia e educação, mas
também para diversas outras áreas do conhecimento. Segundo Vygotsky, o processo
psicológico de origem social, cultural e historicamente determinado, permite ao homem
constituir-se como indivíduo humano.
Sestari (2012) pondera que a teoria de Vygotsky concebe o desenvolvimento humano
a partir das relações sociais que a pessoa estabelece no decorrer da vida. Assim, para
Vygotsky, o único bom ensino é aquele que se adianta ao desenvolvimento. Segundo o autor,
os procedimentos regulares que ocorrem na escola, como a demonstração, assistência,
fornecimento de pistas, construções são fundamentais na promoção do “bom ensino”.
Vygotsky considera que o aluno não tem condições de percorrer sozinho o caminho
da aprendizagem, por isso a intervenção de outras pessoas, que no caso específico da escola
são o professor e os colegas, é fundamental para a promoção do desenvolvimento do
indivíduo. O autor salienta que quando o indivíduo é inserido na sociedade, desde o seu
nascimento é criada uma organização de suas experiências e vivências, constituindo-o como
ser humano por meio da representação simbólica do pensamento. Para Vygotsky (2001, p.111).
A relação entre pensamento e linguagem modifica no processo de
desenvolvimento tanto no sentido quantitativo quanto qualitativo. Noutros
termos, o desenvolvimento da linguagem e do pensamento realiza-se de
forma não paralela e desigual. As curvas desse desenvolvimento convergem
e divergem constantemente, cruzam-se, nivelam-se em determinados
períodos e seguem paralelamente, chegam a confluir em algumas de suas
partes para depois se torna a bifurcar-se.
Esses processos psicológicos superiores são as atividades mentais representadas pela
memória lógica, formação de conceitos e pela atenção voluntária, que permitem o domínio
dos meios externos do desenvolvimento cultural e do pensamento, como a linguagem
simbólica moral, falada e escrita, o cálculo e outros.
Moreira (1999) acredita que as atividades de ensino devem ser direcionadas para o
trabalho em grupo. Assim, nas interações sociais realizadas diariamente, o indivíduo com
maior conhecimento pode promover uma aprendizagem significativa, transferindo os
conhecimentos que possui aos demais colegas. Na busca constante de novos argumentos, e
também no próprio debate irão gerar desequilíbrios na estrutura cognitiva, construindo novas
aprendizagens.
A interação social é usada como uma estratégia de ensino para criar no aluno uma
mudança conceitual. Nessa perspectiva, o professor atuará como mediador nas interações
19
entre alunos e alunos, e entre estes e o professor. Essa situação de troca e argumentação entre
os pares desencadeará conflitos, os quais propiciarão novas habilidades características do
trabalho em grupo.
A estratégia usada no produto educacional apresentado nesta pesquisa foi composta
de momentos presenciais, direcionando para os fenômenos comuns vivenciados,
desenvolvidos a partir de diversas atividades experimentais realizadas pelos próprios alunos,
com orientação do professor no ambiente do laboratório. Tal estratégia foi utilizada como
forma de proporcionar o estabelecimento de relações entre os fenômenos afins e conceitos
importantes da Física na interação dos alunos.
É nessa perspectiva que o ensino deve ocorrer, pois a escola irá despertar os diversos
processos internos capazes de operar quando o aluno interage com o outro ou até mesmo com
o professor. Nas atividades experimentais, essa situação é comum, visto que é favorecida pela
interação entre todos. A interação é, pois, um ponto fundamental para o amadurecimento das
funções mentais que ainda estariam em fase inicial.
Para Moreira (1995), a interação social e o intercâmbio de significados implica o
envolvimento de todos (professor e alunos) no processo de ensino-aprendizagem. Todos os
alunos devem ter a oportunidade de se manifestarem, compartilhando suas dúvidas e
impressões sobre o conteúdo estudado. Os professores, por sua vez, auxiliam com suas
intervenções e orientações.
Para o desenvolvimento de atividades dirigidas ao ensino médio, com a reconstrução
de conceitos, aplicações fundamentais do eletromagnetismo para uso de métodos de ensino e
aprendizagem, deve-se realizar o estudo inicial do conteúdo básico do eletromagnetismo. Esse
facilitará a compreensão de alguns fenômenos magnéticos. Ressalta-se que os assuntos
básicos, tais como campo magnético dos imãs, linhas de força, funcionamento de uma bússola
e indução magnética, quando estudados no laboratório, estimulam o aluno e propicia um
melhor entendimento das atividades.
Esse estudo inicial é que garantirá aos alunos um primeiro contato com o tema,
permitindo-lhes abranger questões importantes para a compreensão das novidades trazidas por
esta parte da Física. Nessa perspectiva, sem preocupar-se com tabelas estatísticas, optou-se
por atividades experimentais de caráter qualitativo, por meio das quais os alunos
desenvolveram as atividades, formando estruturas mentais, para uma melhor aprendizagem de
conceitos nas interações vivenciadas durante os experimentos.
De tal modo, a teoria sociointeracionista de Vygotsky (1998) possibilitou abranger a
importância da interação que o indivíduo estabelece com o meio em que estuda e convive,
20
quando a atuação do professor se pauta na compreensão de que o aluno é um ser que se forma
em contato com o outro.
2.2 Os Três Momentos Pedagógicos
A proposição apresentada por Freire (1987), no livro Pedagogia do Oprimido,
contempla a investigação temática dos Três Momentos Pedagógicos sistematizada por
Delizoicov; Angotti(1994). Estes, durante o desenvolvimento de um projeto para o ensino de
ciências em Guiné-Bissau, criaram uma dinâmica para abordar, em sala de aula, temas
previamente definidos. Inspirada nas ideias de Freire, essa dinâmica é atualmente denominada
de “Três Momentos Pedagógicos”, que compreendem: problematização inicial, organização
do conhecimento e aplicação do conhecimento.
Em certa medida, as conjecturas de Freire apresentam sintonia com alguns elementos
da Situação de estudo delimitada por Vygotsky. A estruturação da abordagem temática de
Freire contempla cinco etapas. Na primeira é feito o levantamento preliminar, ou seja,
reconhecer o ambiente em que vive o aluno. A Segunda compreende a análise das situações e
escolha de situações que sintetizam as contradições vividas. A terceira constitui-se nos
diálogos descodificadores, a partir dos quais se obtêm os Temas Geradores. A quarta etapa
trata da redução temática, por meio do trabalho de uma equipe interdisciplinar, com o objetivo
de elaborar o programa e identificar quais conhecimentos disciplinares são necessários para o
entendimento dos temas. Por fim, a quinta, o trabalho em sala de aula, em que ocorre o
desenvolvimento do programa.
Para o produto educacional proposto optou-se pelo desenvolvimento dos Três
Momentos Pedagógicos nas atividades experimentais, tendo em vista que as etapas da
elaboração e sistematização de uma Situação de Estudo, assinaladas por Vygotsky, não são
explicitadas da mesma forma que a abordagem temática freireana. Na Situação de Estudo, não
está explícito o processo de obtenção dos temas a serem abordados no contexto escolar,
diferentemente da abordagem temática de Freire, em que a investigação temática se constitui
na dinâmica para a obtenção dos temas a serem desenvolvidos.
De tal modo, para o desenvolvimento das atividades do produto educacional foi
realizada uma busca dos conhecimentos prévios vivenciados pelos alunos. Para os
experimentos, com base na proposta de Ensino de Física para o Ensino Médio, contida no
livro de Física de Demétrio Delizoicov & José A. Angotti (1994), empregou-se a dinâmica
para o desenvolvimento das atividades. Essa situação de estudo do processo pedagógico no
21
desenvolvimento da prática é resultante de ações e reflexões educacionais representadas nos
Três Momentos Pedagógicos.
Nos Três Momentos Pedagógicos as atividades experimentais partem de uma
problematização inicial, para que se possa estabelecer uma relação direta do conteúdo com o
dia a dia do aluno. Tal problematização se dá por meio de um questionamento inicial
apresentado antes de cada atividade. Dessa forma, intenciona-se que o aluno faça uma
reflexão e crie conflitos cognitivos internos por meio das discussões e interações com os
colegas, e também com o professor. Nesse momento, os estudantes são desafiados sobre
alguns aspectos relacionados ao tema, que faça parte de sua vivência. De acordo com
Delizoicov; Angotti (1994, p.29):
Mais do que simples motivação para se introduzir um conteúdo específico, a
problematização inicial visa à ligação desse conteúdo com situações reais
que os alunos conhecem e presenciam, mas que não conseguem interpretar
completa ou corretamente porque, provavelmente não dispõem de
conhecimentos científicos suficientes.
Para os autores, o papel do professor durante a problematização inicial é diagnosticar
aquilo que os estudantes sabem e pensam sobre uma determinada situação. O professor,
conforme pontuam os autores, organiza a discussão, não para oferecer aos alunos explicações
prontas, mas para captar o questionamento das interpretações assumidas pelos estudantes.
Para essa etapa, os autores recomendam que a dinâmica seja, num primeiro momento, a
discussão em pequenos grupos, para posteriormente ser compartilhada no grupo maior.
Também nesse momento, o professor promove uma discussão com uma linguagem
diferente, a qual deverá indicar outras possibilidades de compreensão da situação
problematizada. Do ponto de vista de Vygotsky, essas novas palavras produzem um novo
sentido e podem vir a se tornar conceitos no decorrer do estudo. A discussão é orientada pelo
professor, todavia os estudantes possuem total autonomia para produzir os próprios saberes.
Após essa etapa, é desenvolvido o experimento prático pelos alunos, o que é
chamado de organização do conhecimento. Nesse caso, são estudados os conhecimentos
científicos necessários para a melhor compreensão dos fenômenos.
Nessa atividade pedagógica é importante deixar claro que o conhecimento científico
é o ponto que se quer atingir. Portanto, seguindo as etapas dos conceitos abordados pela
situação de estudo, por meio das interações sociais propostas por Vygotsky, os alunos farão
em grupo o desenvolvimento das atividades. Nesse desenvolvimento, farão suas observações
e discutirão os aspectos importantes. Isso propiciará uma reflexão diretamente ligada à
22
problematização inicial. Com a mediação do professor, e a partir das reflexões feitas pelos
alunos na realização das práticas, deve ocorrer a ruptura dos conhecimentos formados.
Conforme pontuam Delizoicov; Angotti (1994, p.28),
As orientações ao professor detalham indicações metodológicas para o
desenvolvimento dos conteúdos a nível teórico e experimental. Essas
indicações são pautadas por três momentos pedagógicos: problematização
inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento.
Finalmente ocorre a aplicação dos conhecimentos, que compreende um conjunto de
perguntas e roteiros a serem seguidos. Esse roteiro pretende possibilitar ao aluno refletir,
analisar e interpretar dados iniciais, utilizando os modelos e as leis formuladas da indução
eletromagnética para a compreensão de novas situações surgidas na ótica do conhecimento
científico sistematizado.
Nesse momento, deve-se empregar o conhecimento adquirido pelo estudante para
analisar e interpretar as situações propostas na problematização inicial e outras que possam
ser explicadas e compreendidas. Para tanto, o papel do professor como mediador torna-se
fundamental, visto que leve capacitar os alunos a utilizarem os conhecimentos científicos
explorados na organização do conhecimento. De tal modo, os alunos serão orientados a
constantemente articularem a conceituação científica às situações, que vivenciam em seu dia a
dia.
De acordo com Gehlen (2009), quando adotados como estruturadores do
planejamento, os Três momentos Pedagógicos integram a quarta etapa da investigação
temática proposta por Freire. Vale ressaltar que os Três Momentos Pedagógicos têm sido
tratados como uma metodologia de ensino, apesar de que veem tomando conotações de maior
abrangência. Muenchen (2010, p. 156) informa que:
Ao longo dos anos, os 3MP foram sendo revistos e extrapolaram sua utilização
inicial, tornando-se um parâmetro para o processo como um todo, fundamentalmente
pelo aspecto dinâmico. Assim, pode-se hoje destacar mais uma utilização não
conjecturada inicialmente, que é a elaboração de material didático para cursos de
graduação à distância (livro do aluno) e a utilização como
estruturadores/organizadores das discussões em eventos, além da proposição e
publicação dos livros de Física e metodologia do Ensino de Ciências.
Corroborando as ponderações de Muenchem, alguns exemplos podem ser elencados
tais como Pozzobon et al (2005), que tratam da compatibilidade entre competências e
habilidades na formação continuada de professores; e Dantini e Terrazan (2005), que abordam
23
sobre o uso de equipamentos agrícolas para o ensino da Física. Esses, entre outros autores,
têm abordado em seus estudos as mais variadas vertentes do ensino de Ciências por meio dos
Três Momentos Pedagógicos.
24
3 LEVANTAMENTO DO “ESTADO DA ARTE”
De acordo com Ferreira (2002), o Estado da Arte trata-se de uma pesquisa definida
como de caráter bibliográfico. No Estado da Arte são realizadas revisões de publicações como
dissertações de mestrado, teses de doutorado, periódicos, anais de congressos e seminários,
entre outros.
Segundo Fiorentini (1994), a expressão “estado da arte” vem sendo utilizada em
trabalhos que fazem um levantamento da produção de uma determinada área. Para o autor,
essa modalidade de pesquisa tem como propósito “inventariar a produção científica numa
determinada área do conhecimento” (p. 32). Assim, buscou-se nesta pesquisa, por meio do
levantamento do Estado da Arte, identificar as experiências investigadas, que abordam sobre
o ensino da indução eletromagnética para alunos do ensino médio.
3.1 Aplicação do Ensino do Eletromagnetismo
Para esta pesquisa foram selecionados alguns artigos, teses e dissertações, cujas
abordagens tratam da aplicação do ensino do eletromagnetismo, a partir de atividades
experimentais. Essa análise propiciará uma melhor compreensão sobre as diferentes
possibilidades do ensino de Física por meio de atividades experimentais desenvolvidas em
laboratório.
Deste modo, como forma de abranger estratégias relacionadas ao ensino de Física
para alunos do ensino médio, empreendeu-se uma análise nas pesquisas publicadas na Revista
Brasileira de Ensino de Física (SBF) e no Caderno Catarinense de Ensino de Física (UFSC),
posteriormente denominado Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF). Também
buscou-se alguns trabalhos publicados em outros periódicos.
As dificuldades e problemas que afetam o sistema de ensino em geral, e
particularmente o ensino de Física, não são recentes e tem levando diferentes grupos de
estudiosos e pesquisadores a refletirem sobre suas causas e consequências. Em algumas áreas
da Física, principalmente o Magnetismo e o Eletromagnetismo, a noção de um conceito é
entendido como um pensamento de difícil compreensão. Os alunos não possuem um contato
muito próximo desses conceitos físicos nas séries iniciais, sendo necessário o estudo dos
mesmos por meio da prática, possibilitando a criação de estruturas de aquisição de novos
conhecimentos.
25
Para Vygotsky (2007, p.98), “não é preciso esperar determinadas estruturas mentais
se formarem para que a aprendizagem de um conceito seja possível, ao contrário, é o ensino
desse conceito que desencadeia a formação das estruturas necessárias a sua aprendizagem”. O
autor salienta que as estruturas mentais superiores serão formadas por meio das discussões e
interações entre os alunos, tendo o professor como mediador no desenvolvimento das
atividades realizadas.
Nessa proposição Vygotsky (2007), condiciona a aprendizagem de um novo conceito
à existência de uma estrutura cognitiva contida na zona de desenvolvimento imediato ou
proximal da pessoa. Embora o conteúdo apresentado esteja dentro dos limites da zona de
desenvolvimento imediato do indivíduo, Vygotsky acredita que a aprendizagem do mesmo
não ocorrerá no momento em que é ensinado.
Ainda, segundo Vygotsky, é preciso tempo para que o cérebro construa as estruturas
mentais capazes de processar o conceito. Por isso, a importância de que tais conceitos sejam
apresentados, discutidos e trabalhados de modo reiterado, numa interação social em que o
professor seja o mediador.
Dessa forma, o aluno obterá a compreensão plena da teoria necessária para o estudo
do magnetismo aplicado aos efeitos magnéticos presentes nas interações entre imãs e alguns
materiais utilizados. Também estará mais familiarizado para uma melhor compreensão do
campo magnético gerado pelos imãs e materiais imantados.
Os experimentos desenvolvidos irão resgatar conceitos importantes para o
entendimento do comportamento do eletromagnetismo, até chegar ao funcionamento de um
transformador, possibilitando abranger o fenômeno da variação temporal de fluxo magnético.
No que se refere à educação científica do ensino de Física no nível médio, é
importante o estudo da história e da filosofia, da ciência e da tecnologia, para que o aluno
possa adentrar no passado e buscar a construção dos seus conhecimentos.
Um artigo que caracteriza essa abordagem foi proposto por Guerra, Reis e Braga
(2004), o qual aborda que os estudantes devem conhecer as questões fundamentais a partir de
um estudo da exploração dos fenômenos magnéticos, como a limalha de ferro magnetizada e a
indução magnética relatada por Faraday.
A abordagem proposta por Guerra, Reis e Braga (2004) faz uma análise especifica da
história da ciência e ensino. Por meio dessa análise, os autores procuram selecionar uma
temática para explicitar um currículo com esse caráter histórico e filosófico. Na proposta
desenvolvida nesta dissertação prioriza-se o desenvolvimento de atividades experimentais,
não contemplando o contexto da abordagem histórico-científica.
26
Entretanto, durante o desenvolvimento dos experimentos, poderá ser proposta a
leitura de textos, que posteriormente, com a mediação do professor, serão analisados. As
discussões permitirão o estudo do desenvolvimento histórico dos conceitos, bem como a
confrontação com as ideias filosóficas e teorias científicas, promovendo a reflexão a respeito
de fatores importantes à construção dessa Ciência.
A proposta de Araújo e Müller (2002) é desenvolver uma análise sobre o
eletromagnetismo por meio de uma atividade de levitação magnética, usando um anel de
alumínio. Na atividade experimental, apresentada pelos autores, é realizada a análise do uso
de uma corrente elétrica induzida elevada, capaz de fazer um anel de alumínio saltar.
Semelhante à proposta de Araújo e Müller, porém utilizando um modelo
experimental simples, a proposta apresentada nesta pesquisa, mostra que o peso de uma argola
metálica de alumínio poderá ser equilibrado pela ação de forças magnéticas, que produzem
sua “levitação”, colocado no secundário do transformador.
Araújo e Müller (2002) propõem uma atividade experimental diferente da
apresentada nesta dissertação, uma vez que utiliza uma montagem com um tubo de PVC de
1,0 m de comprimento, que contém interiormente um núcleo de ferro, e exteriormente uma
argola de alumínio, a qual funciona como enrolamento secundário.
Percebe-se também que Araújo e Müller (2002) fazem uma referência sobre a Lei de
Biot-Savart, mostrando a relação das grandezas envolvidas por meio de uma fórmula. A
ilustração desse fenômeno é fundamental para o apoio da discussão de alguns importantes
aspectos associados com o eletromagnetismo, como a Lei de Indução de Faraday, a Lei de
Ampère e a Lei de Lenz.
Ressalta-se também que a proposta de Araújo e Muller (2002), por sua
complexidade, demanda mais tempo para a realização da atividade experimental. A atividade
proposta pelos autores requer um aprofundamento do conteúdo, no que se refere à Lei de
Biot-Savart, em que uma argola condutora de raio R, percorrida por uma corrente elétrica i,
produz um campo magnético, cujo módulo B está situado em pontos ao longo do eixo Z, dado
pela equação do eletromagnetismo. Portanto, considera-se que esse estudo seja mais
conveniente para alunos do Ensino Superior.
Em relação à proposta de Araújo e Muller (2002), a atividade experimental
apresentada nesta dissertação é mais conveniente para alunos do Ensino Médio. Esta, sem
fugir ao rigor científico, propõe uma abordagem qualitativa, inclusive tratando da segurança
de utilização do experimento com o uso de um disjuntor de proteção.
27
Nesse caso a sua comprovação ocorre pela força de repulsão, provocando a levitação
de anel de alumínio fechado com várias espessuras, diferentemente da pesquisa de Araújo e
Müller (2002), a qual utiliza apenas um anel de alumínio. Inclusive, nesta pesquisa, utiliza-se
também um anel de alumino aberto no secundário do transformador para verificar se ocorrerá
a sua levitação.
A análise do estudo da construção do transformador de baixo custo pode ser
comprovada no trabalho de Arribas (1993), o que difere desta proposta, uma vez que não
haverá a construção de um transformador, mas sim o desenvolvimento dessa atividade
experimental, em que será montado um transformador com um núcleo de ferro e duas bobinas
soltas, colocadas no núcleo.
Assim como Arribas (1993), a proposta deste estudo promoverá discussões, que
possibilitarão aos alunos identificar o funcionamento do transformador, podendo com isso
realizar medida de tensão. Os professores poderão recorrer ao estudo realizado por Arribas
(1993) quando não possuírem material para montar um transformador desmontável e
necessitarem realizar a construção de um transformador.
Todavia, a atividade experimental desenvolvida nesta dissertação torna-se mais
conveniente do que a proposta de Arribas (1993), visto que possibilita ao professor promover
a atividade prática desenvolvida pelos alunos por meio de uma montagem simples. Através
dessa atividade é possível realizar medição para comprovar a força eletromotriz induzida.
Apesar da atividade experimental de Arribas oportunizar a interação e participação
dos alunos, como também se objetiva na proposta desta pesquisa, é preciso ressaltar a
importância do uso de equipamentos de segurança, tais como proteções adequadas para as
mãos, evitando corte pelas lâminas do núcleo e enrolamentos.
Ribeiro, Almeida e Carvalho (2012) propõem um estudo experimental das leis da
indução eletromagnética de forma quantitativa, para determinar a dependência da força
eletromotriz induzida com o número de espiras da bobina, a área da secção transversal da
bobina e outros fatores.
Não há semelhança desse produto educacional com o artigo de Ribeiro, Almeida e
Carvalho (2012), pois esse artigo determina a dependência da força eletromotriz induzida com
diversos fatores experimentais, para uma nova abordagem pedagógica das leis da indução
eletromagnética. Esta pesquisa propõe um estudo da indução eletromagnética detectando
apenas uma força eletromotriz por uma variação temporal do fluxo magnético por meio de um
simples experimento.
28
Devido à complexidade da atividade experimental proposta por Ribeiro, Almeida e
Carvalho (2012), o melhor momento para introduzi-la será quando o aluno compreender a
introdução do eletromagnetismo. Percebe-se também, o envolvimento de outras grandezas
como o período, a amplitude e a frequência de uma corrente elétrica alternada, o que dificulta
a compreensão dos alunos. Também, nesse caso o professor deverá consentir um tempo maior
para confeccionar as bobinas e entender o funcionamento de novos instrumentos como
osciloscópio.
Portanto, avalia-se que na perspectiva qualitativa a proposta deste estudo é mais
conveniente do que a de Ribeiro, Almeida e Carvalho (2012). Pois será necessária uma
simples montagem e a movimentação de um imã para analisar a indução eletromagnética num
micro voltímetro.
Outra análise importante é a abordagem sobre a força eletromotriz induzida
apresentada no artigo de Dionísio et al.(1999). Os autores trazem explicações relevantes a
respeito de alguns fenômenos da força eletromotriz induzida, favorecendo uma melhor
compreensão do tema em estudo.
Assim como a proposta apresentada nesta dissertação, os autores supracitados
propõem o desenvolvimento de um experimento baseado na Lei de Faraday, em que o
movimento de uma barra metálica suspensa por fios condutores próximo a um ímã
permanente gera uma corrente induzida e também uma força eletromotriz, que poderá ser
medida com instrumentos apropriados. Portanto, tanto o experimento de Dionísio et al.(1999)
quanto o que se apresenta neste estudo sugerem a criação de uma força eletromotriz induzida
de forma diferente.
Semelhante ao trabalho de Dionísio et al.(1999), a proposta deste estudo traz uma
nova forma de abordagem aliada a uma metodologia em que o aluno terá a oportunidade de
trabalhar conceitos já formalizados, bem como a reconstrução de novos conceitos,
instrumentos e materiais utilizados.
Ao término de cada experimento, o aluno compreenderá a importância do
magnetismo, a influência do campo magnético nos materiais, a observação da mudança na
direção da agulha de uma bússola, quando colocada em diferentes posições, próxima a um
ímã.
Oliveira (2012), em sua proposta dissertativa, elaborou uma unidade didática em nível
de ensino médio sobre os conceitos fundamentais do eletromagnetismo, com o objetivo de
proporcionar uma melhor compreensão do tema proposto. Pela análise do trabalho desse
29
autor, foi possível verificar que o mesmo desenvolveu sua discussão a partir da teoria
sociointeracionista de Vygotsky e da aprendizagem significativa de Ausubel.
Oliveira apresenta relatos de atividades semelhantes à proposta experimental
apresentada nesta dissertação. Em seu estudo, na sequência de atividades, o autor também
privilegia a interação entre os alunos, de acordo com a teoria sociointeracionista de Vygotsky.
A elaboração do trabalho de Oliveira (2012) difere desta proposta, visto que o autor
utiliza textos de apoio, vídeos, questões conceituais, questões numéricas e outros, não
contemplados neste produto educacional.
As pesquisas analisadas no levantamento do Estado da Arte apresentam
contribuições relevantes na proposição de atividades experimentais como estratégia de ensino
de Física. Essas pesquisas evidenciam a demanda de estudos que visam suprir a defasagem do
aluno em relação ao estudo da indução eletromagnética, apresentando como proposta
educacional atividades experimentais, que valorizam o conhecimento que o aluno já possui
sobre o tema.
Ainda, foi possível verificar que as referidas pesquisas apresentam aspectos
metodológicos relacionados às propostas de atividades experimentais. Observou-se ainda que
os autores, no desenvolvimento de suas pesquisas utilizaram materiais, instrumentos e
tecnologias direcionadas ao cotidiano dos alunos.
Apesar de as pesquisas analisadas apresentarem propostas relevantes para o estudo
do tema em questão e de apontarem resultados satisfatórios quanto ao uso de atividades
experimentais para o ensino de Física no nível médio, é importante salientar que não se pode
tomar nenhum produto educacional como pronto e acabado, com seus roteiros já definidos.
Todo o conjunto da proposta deve ser observado e aplicado, sempre considerando a realidade
do educando.
Pelo exposto, avalia-se que um produto educacional para de fato corresponder às
expectativas propostas, deve priorizar o debate, a troca entre os pares, e ter o professor como
mediador do processo ensino-aprendizagem. Assim, o aluno poderá ser realmente capaz de
julgar, criticar, criar hipóteses e superar os obstáculos para a construção da sua aprendizagem.
30
4 METODOLOGIA ANÁLISE E REGISTRO DE DADOS
O produto educacional apresentado nesta pesquisa trata-se do desenvolvimento e
aplicação de uma sequência de atividades experimentais para uma turma do ensino médio do
Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, campus Montes Claros. As respostas dos alunos
são apresentadas por meio de gráficos, a partir de uma pergunta inicial, que representa a
problematização inicial, e da pergunta final, que é a aplicação do conhecimento.
O desenvolvimento das atividades iniciou em novembro de 2015 e finalizou no início
de fevereiro de 2016. Na segunda quinzena de janeiro de 2016, as atividades foram
desenvolvidas em reposição de aulas, devido à greve dos servidores do IFNMG, ocorrida em
2015.
Ressalta-se que nas descrições das respostas dos alunos, Apêndice B, podem ser
encontradas datas diferentes das apresentadas anteriormente. Esse fato foi devido à
quantidade de alunos presentes no laboratório, sendo necessário fornecer informações sobre o
desenvolvimento da pesquisa, assistência no desenvolvimento das atividades, explicações
sobre o funcionamento dos equipamentos e instrumentos.
Os experimentos contemplam a etapa de organização do conhecimento, que se
referem aos momentos pedagógicos da proposta de ensino de Física para o ensino médio
contida em Delizoicov & Angotti (1994). Todo o desenvolvimento das atividades foi
fundamentado na teoria sociointeracionista de Vygotsky (1998).
Na análise de dados foi aplicada a técnica de análise de conteúdo por categoria,
proposta por Bardin (2011), que irá auxiliar os leitores na compreensão da metodologia da
pesquisa. De acordo com Bardin (2011, p.15),
A análise de conteúdo atualmente é um conjunto de instrumentos
metodológicos cada vez mais sutis em constante aperfeiçoamento, que se
aplicam a “discursos” (conteúdos e continentes) extremamente
diversificados.
Os gráficos das atividades experimentais apresentam os resultados da coleta de
dados. As categorias de análise apresentam, de forma resumida, a realidade dos estudantes,
possuindo, em determinados momentos, elementos e características semelhantes e comuns das
respostas fornecidas pelos alunos (Bardin, 2011).
Na coluna horizontal dos gráficos estão descritas as respostas individuais dos alunos
em relação às perguntas inicial e final, que é a categoria de análise de conteúdo das respostas
31
mais comuns dos alunos. Já na coluna vertical apresenta o número de alunos que responderam
às respectivas perguntas.
Essa análise visa evidenciar os conhecimentos que os alunos possuem sobre o
conteúdo proposto. Após a discussão e a interação entre eles, com a mediação do professor,
foram obtidas as respostas individuais, para a análise e interpretação dos resultados.
4.1 As atividades experimentais
As atividades foram realizadas no laboratório do Instituto Federal do Norte de Minas
Gerais - campus Montes Claros, em dois horários de 50 minutos seguidos, correspondendo a
duas horas/aulas, no turno vespertino, considerando o calendário escolar da instituição. Em
virtude do tempo reduzido, algumas questões não foram discutidas e respondidas pelos
alunos. Tal limitação reduz a importância do trabalho como fonte de informações, entretanto,
não invalida a análise, a qual foi devidamente explorada durante as atividades.
As questões não respondidas não aparecem nos gráficos. Na turma em que a pesquisa
foi aplicada, os alunos receberam um roteiro impresso, entregue pelo professor. A pesquisa
foi aplicada no ensino médio Integrado de Química, escolhendo aleatoriamente 19 alunos dos
31 alunos regularmente matriculados no IFNMG. Utilizou-se como fonte de consulta do
conteúdo abordado o livro didático Tópicos de Física 3, dos autores Gualter, Newton e Helou.
As perguntas iniciais, e as finais foram realizadas em grupos, com discussões e com
a interação de todos os participantes, mas com respostas individuais dos alunos. Todavia, vale
ressaltar que nesse caso houve uma tendência de respostas parecidas, visto que os alunos
compunham o mesmo grupo. Fato considerado possível de ocorrer dada a influência de uns
sobre os outros, propiciando a assimilação de respostas.
O professor atuou como mediador e orientador, fazendo a intervenção quando
necessário e fornecendo informações aos alunos para o desenvolvimento das atividades, como
o esclarecimento sobre os procedimentos a serem realizados, o manuseio de instrumentos e
equipamentos, as medições executadas. Foi explicado o funcionamento básico de cada
instrumento, fonte de tensão, bobinas e outros, o cuidado no manuseio e na realização de
medidas de cada um. A autorização para ligar algum equipamento foi dada somente após a
conferência e acompanhamento do professor. Durante todo o desenvolvimento os alunos
solicitaram a presença do professor para obterem esclarecimentos e orientações sobre as
atividades.
32
A seguir, são apresentados os resultados da análise qualitativa das atividades
experimentais.
4.1.1 Experimento I: campo magnético gerado por um ímã
Esse experimento possibilitou ao aluno verificar o comportamento magnético da
interação entre os ímãs, entre ímãs e outros materiais; o comportamento das limalhas de ferro,
sob a ação de um campo magnético gerado por ímãs; a construção de uma bússola e a análise
do seu funcionamento. A partir da problematização inicial foi realizada uma discussão com a
participação de todos os alunos e, posteriormente cada um apresentou sua resposta. Após essa
etapa, realizou-se a análise e interpretação da atividade experimental; em seguida, as
perguntas finais foram socializadas em grupo e também respondidas individualmente.
A proposta de Guerra, Reis e Braga (2004) poderia ser inserida nesse primeiro
experimento, visto que possibilitará conhecer melhor as abordagens específicas da história da
ciência e do ensino sobre esse e outros temas com caráter histórico e filosófico. Vale destacar
que na proposta desenvolvida neste trabalho priorizou-se o desenvolvimento de atividades
experimentais, não contemplando o contexto da abordagem histórico-científica.
4.1.1.1 Problematização inicial
Como o campo magnético criado pelo ímã interfere nos equipamentos utilizados
diariamente, como bússolas, televisão e outros?
Gráfico 1: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
As linhas de campo Gerando uma nova Causar problemas O campo magnético O imã interfere no
magnéticos irão resultante, devido a nas correntes
gerado pelo imã campo magnético
causar mudança do interação do ímã
elétricas de tais
atrapalha o outro produzido pelos
estado anterior.
com outros
equipamentos. campo magnético. equipamentos.
componentes.
Fonte: Elaborado pelo autor
33
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade, incluindo as
orientações do professor, foi de 20 minutos, variando de aluno para aluno. Percebeu-se,
inicialmente, que não houve muita interação entre os alunos. Portanto, deve prevalecer o
papel do professor mediador, atuando dentro da Zona de Desenvolvimento Proximal de
Vygotsky (1998). O professor, como pessoa mais experiente, deve intervir, orientando os
alunos quanto à importância do desenvolvimento do experimento e da participação de todos.
Na discussão, antes mesmo de responderem individualmente a pergunta inicial e
depois quando responderam, foi possível observar que as respostas dos alunos foram baseadas
nos conhecimentos adquiridos em suas vivências, não apresentando respostas com
fundamentação científica.
4.1.1.2 Organização do conhecimento
Figura 1: Um conjunto de clipes interligados atraídos por vários ímãs
Fonte: Elaborado pelo autor
No desenvolvimento desse experimento verificou-se uma interação entre os alunos,
com grande interesse e participação de todos. O professor orientou, fez as intervenções
necessárias e esclareceu as dificuldades apresentadas. O tempo para o desenvolvimento dessa
atividade foi de aproximadamente 40 minutos, sendo que o professor precisou dar algumas
explicações iniciais para a realização das atividades.
4.1.1.3 Aplicação do conhecimento
Por que a agulha da bússola adquire a direção norte-sul na superfície da Terra?
34
Gráfico 2: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Os minúsculos ímãs Porque ela sempre A agulha da bússola Porque a agulha da A Terra tem um
da bússola se
aponta para o
é atraída pelos
bússola foi
campo magnético
alinha com o norte sendo atraída polos norte-sul na
imantada.
que funciona como
campo magnético pelo sul magnético supefície da Terra.
um grande ímã.
da Terra.
da Terra.
Fonte: Elaborado pelo autor
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 18 minutos, com
a participação do professor, fornecendo explicações necessárias para que os alunos pudessem
fazer reflexões e realizar discussões, respondendo a pergunta de forma individual.
4.1.2 Experimento II: indução magnética
Essa atividade possibilitou aos alunos verificarem o comportamento de uma bobina
energizada, sem o núcleo e com o núcleo de ferro, aplicando uma fonte de tensão alternada de
6,0 a 12 volts, com circulação de corrente elétrica na bobina, criando um campo magnético
suficiente para atrair um clipe ou vários clipes.
Para usar uma fonte de tensão contínua, foi necessário usar uma bobina de 600 voltas
de fio, com uma tensão aplicada de aproximadamente 6,0 a 12 volts, sendo que o maior
número de voltas de fio condutor da bobina e a maior tensão aplicada criaram uma atração
dos clipes mais intensa, devido ao aumento do campo magnético.
Após a leitura da pergunta inicial foi realizada uma discussão, considerando as
proposições de Vygotsky (1996), o qual pondera que o desenvolvimento humano se dá nas
trocas entre parceiros sociais, através de processos de interação e mediação. Após a
socialização das respostas, os alunos deram suas respostas individuais.
Em seguida realizou-se a atividade experimental em grupo e, posteriormente os
alunos responderam individualmente a pergunta final. Verificou-se que, após a realização do
primeiro experimento, houve uma melhor interação entre os alunos.
35
Foi entregue aos alunos o roteiro para que fizessem uma leitura prévia das atividades
desenvolvidas, para conscientizá-los e também para que compreendessem melhor a
experiência que seria realizada. O professor proporcionou todas as orientações relativas às
atividades presenciais.
4.1.2.1 Problematização inicial
O que é indução magnética e qual a sua origem?
Gráfico 3: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
da problematização inicial
7
6
5
4
3
2
1
0
Quando é criado Á criação de um
Indução
Indução
uma corrente
campo
magnética é
magnética é
contrária a
magnético quando o campo quando um ímã
convencional, a
através da
magnético gera se aproxima
fim de manter o energia elétrica. uma corrente com um certo
fluxo magnético.
induzida.
movimento de
um uma bobina.
A indução
É o campo
magnética
magnético
ocorre ao
gerado na
receber a
bobina pela
corrente
organização dos
alternada ímã elementares
criando um de um material
campo
ferromagnético.
magnético
devido a
alteração do
fluxo.
Fonte: Elaborado pelo autor
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 25 minutos,
variando de aluno para aluno. Durante a atividade, observou-se que houve grande interação
entre os alunos. Também verificou-se a atuação de alguns deles dentro da Zona de
Desenvolvimento Proximal de Vygotsky por meio da socialização com os respectivos
colegas, proporcionando um melhor entendimento do tema àqueles que possuíam maior
dificuldade.
36
4.1.2.2 Organização do conhecimento
Figura 2: Clipes suspensos atraídos pelo núcleo de ferro de uma bobina
Fonte: Elaborado pelo autor
A Figura 2, acima, representa o experimento realizado pelos alunos no laboratório,
em grupos escolhidos aleatoriamente, usando uma bobina com o núcleo de ferro atraindo
vários clipes, devido ao campo magnético criado. Foi também utilizada uma bobina
energizada, sem o núcleo de ferro, com atração apenas de um clipe. Houve grande interação,
interesse, discussão e participação dos alunos, com o professor orientando, fazendo
intervenção e esclarecendo sobre as dificuldades apresentadas.
4.1.2.3 Aplicação do conhecimento
Por que, no experimento com o núcleo de ferro, os clipes possuem maior atração
para esse núcleo?
Gráfico 4: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
da aplicação do conhecimento
Fonte: Elaborado pelo autor
37
4.1.3 Experimento III: força eletromotriz induzida
Esse experimento possibilitou o estudo inicial da indução eletromagnética.
Verificou-se que pelo movimento de um ímã nas proximidades de uma bobina ocorrerá a
variação do fluxo magnético, a qual é capaz de criar uma força eletromotriz induzida. Os
alunos movimentaram o ímã próximo à bobina, no interior e fora dela, usando um núcleo de
ferro no interior da bobina, fazendo observações, análises e interpretações. As discussões em
grupo, mediadas e orientadas pelo professor, possibilitaram a interação dos alunos.
Para os professores que desejam fornecer uma base mais sólida sobre o assunto,
propiciando aos alunos aprofundarem o conhecimento, o artigo de Ribeiro, Almeida e
Carvalho (2012) poderá auxiliar para se determinar a dependência da força eletromotriz
induzida com o número de espiras de várias bobinas, a área da secção transversal da bobina e
outros fatores.
Entretanto, a proposta deste trabalho, na perspectiva qualitativa, torna-se mais
conveniente para o aluno do ensino médio, visto que propõe de modo mais simples a
montagem e a movimentação de um ímã para se analisar a indução eletromagnética por meio
da deflexão do ponteiro do multímetro.
4.1.3.1 Problematização inicial
Como gerar eletricidade através da força eletromotriz induzida?
Gráfico 5: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
14
12
10
8
6
4
2
0
A eletricidade vinda da Para gerar eletricidade Com a aproximação do Por meio do ímã que
força eletromotriz
através da força
ímã próximo da bobina. movimenta perto da
induzida é gerada pelo eletromotriz induzida é
bobina alterando o
fluxo magnético.
preciso que haja uma
campo magnético e
alteração de fluxo em
gerando uma corrente
função do tempo gasto.
induzida.
Fonte: Elaborado pelo autor
38
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 19 minutos.
Percebeu-se que houve uma intensa interação entre alunos e professor. Este atuou como
mediador, dentro da Zona de Desenvolvimento Proximal de Vygotsky, como pessoa mais
experiente para intervir, orientou os alunos quanto à importância do desenvolvimento do
experimento, da participação dos mesmos e deu as explicações necessárias.
Verificou-se que o grande envolvimento dos alunos nessa atividade experimental foi
devido ao processo visual observado por todos quando se movimenta o ímã próximo a uma
bobina, criando-se um deslocamento brusco do ponteiro do instrumento, confirmando-se a
presença da força eletromotriz induzida.
4.1.3.2 Organização do conhecimento
Figura 3: Multímetro mostrando a leitura da tensão induzida
Fonte: Elaborado pelo autor
Na realização desse experimento, os alunos mais curiosos não só fizeram a
experiência com uma única bobina, mas também com duas, como mostra a Figura 3, acima. O
experimento com duas bobinas confirmou a geração de uma tensão elétrica induzida de 9.76
mV, a partir do movimento de um ímã nas proximidades da bobina, concluindo que essa
tensão é menor do que a da experiência feita com uma única bobina.
4.1.3.3 Aplicação do conhecimento
Por que ocorre a deflexão do medidor do microvoltímetro rapidamente quando o
ímã é movimentado em frente à bobina?
39
Gráfico 6: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de
conteúdo
12
10
8
6
4
2
0
Por causa da alteração O movimento do ímã Porque aproximando o
Quando o ímã é
do campo magnético. próximo á bobina, gera ímã, ocorre um aumento aproximado da bobina
fluxo, que movimenta o de corrente e quando ele gera uma alteração
ponteiro do
afasta a corrente
no fluxo que gera uma
microamperimetro. aparece negativamente
corrente induzida.
devido o campo
magnético.
Fonte: Elaborado pelo autor
Verificaram-se algumas respostas incompletas. Porém, após a discussão em grupo, os
alunos conseguiram compreender melhor o conteúdo estudado, obtendo-se, dessa forma,
respostas mais precisas quando responderam individualmente a questão.
4.1.4 Experimento IV: experiência de Faraday, usando-se um diodo emissor de luz
Nesse experimento, ao aproximar o polo de um ímã a uma bobina com um núcleo de
ferro, que se encontra em repouso no interior da bobina, observou-se o aparecimento de uma
corrente induzida na bobina, detectada pela emissão rápida de luz do led. Interrompendo-se o
movimento do ímã, a corrente desapareceu imediatamente e o led se apagou; mas, ao se
afastar o ímã, a corrente tornou a aparecer na espira, porém, em sentido contrário ao anterior,
não acendendo o led, por ter ficado com polaridade contrária.
4.1.4.1 Problematização inicial
De qual forma pode-se detectar uma corrente induzida usando um sensor de luz, o
diodo emissor de luz (led)?
40
Gráfico 7: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
14
12
10
8
6
4
2
0
Através do campo
magnético.
Quando a luz do led é
emitida.
Alterando o campo
Para detectar uma
magnético, pela
corrente induzida com o
aproximação e
led, pois quando o ímã
afastamento do ímã no se aproximar da bobina
núcleo da bobina.
o led irá acender,
indicando a corrente.
Fonte: Elaborado pelo autor
O tempo estimado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 19 minutos.
Percebeu-se uma interação entre os alunos, devido à mediação do professor, que atuando
dentro da Zona de Desenvolvimento Proximal de Vygotsky, interviu e orientou os alunos
sobre a importância do desenvolvimento do experimento e a participação de todos.
4.1.4.2 Organização do conhecimento
Figura 4: Leds ligados em paralelo sobre uma placa protoboard, emitindo luminosidade
Fonte: Elaborados pelo autor
Na atividade acima, foi proposto apenas um led para acusar o aparecimento da
corrente induzida pela emissão de luz. Contudo, o professor sugeriu que os alunos fizessem a
montagem dos leds em paralelo, para a análise e interpretação do comportamento dos
mesmos, como mostra a Figura 4.
41
Nesse experimento, foram formados grupos de alunos, os quais ligaram os leds em
paralelo numa matriz de contato, conectando os fios à bobina. Quando ocorreu o movimento
do ímã na direção da bobina, o led emitiu luz, no movimento diretamente polarizado, ou seja,
anodo positivo e catodo negativo; no movimento contrário ao anterior, o led que estava
invertido ficou diretamente polarizado, também emitindo luz.
Esse procedimento foi orientado e conduzido pelo professor, que forneceu algumas
explicações básicas sobre o fenômeno ocorrido, permitido aos alunos discutirem para que
obtivessem respostas mais próximas do conhecimento científico. O professor explicou a
respeito das aplicações e a importância do led nas lâmpadas residenciais, semáforos e em
outros dispositivos relacionados.
4.1.4.3 Aplicação do conhecimento
Qual o motivo do led acender, quando se movimenta um ímã, de forma rápida,
próximo ao núcleo de uma bobina?
Gráfico 8: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
12
10
8
6
4
2
0
Devido a indução magnética e
esta criar energia elétrica.
A movimentação do ímã gera O ímã altera o fluxo magnético
uma corrente elétrica que
quando se movimenta. Isso gera
possibilita o acendimento do led. uma corrente elétrica induzida,
que faz o led acender.
Fonte: Elaborado pelo autor
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 20 minutos,
variando de aluno para aluno. Percebeu-se um aumento bastante significativo na discussão
dos alunos durante a realização do experimento e na aplicação do conhecimento. Avalia-se
que o motivo para tal envolvimento se deveu à curiosidade e ao interesse pela emissão de luz
do led, por se tratar de uma nova tecnologia.
42
O professor promoveu uma intervenção na realização do experimento, abordando
sobre a aplicabilidade do led na vida diária do homem, citando o uso das lâmpadas de led e
dos semáforos como forma de aproximar o conhecimento ao cotidiano do aluno.
4.1.5 Experimento V: levitação magnética – uma aplicação do eletromagnetismo
Assim como proposto por Araújo e Müller (2002), o experimento refere-se ao anel
de Thompson. Este comumente é denominado de anel saltitante de alumínio, quando ligado
ao secundário, que é um núcleo de ferro, sendo o primário uma bobina de um fio condutor de
seção transversal de maior espessura.
Procurou-se desenvolver uma análise sobre a indução eletromagnética por meio de
uma atividade de levitação magnética, usando vários anéis de alumínio de espessuras
diferentes. Nessa atividade experimental, realizou-se a análise do uso de uma corrente elétrica
induzida elevada, capaz fazer um anel de alumínio saltar.
Foi aplicada uma tensão da rede elétrica de 127 volts na bobina primária de
aproximadamente 600 espiras de fio de cobre esmaltado, para correntes próximas entre 5,0 até
10 A. A tensão foi induzida no secundário, onde se encontrava o núcleo com o anel de
alumínio com uma corrente elevada, gerando forte campo magnético em seu interior e
tornando-o suspenso, quando se utiliza um anel fechado. São necessários, entretanto, certos
cuidados, pois, além de uma corrente elevada, o anel aquece bastante.
4.1.5.1 Problematização inicial
Como o anel de alumínio pode ficar suspenso em um núcleo de ferro?
43
Gráfico 9: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Pois quanto maior o
campo magnético
que a bobina gera,
maior o fluxo para o
anel subir.
A corrente elétrica Através de campos Quando o ímã se
gerada criou um
magnéticos na
aproximar da
pólo igual ao da
bobina.
bobina o led irá
bobina o que faz
acender, indicando
com que o anel se
a correntePor causa
repelir.
da criação de uma
corrente induzida
dentro do anel.
Devido a alteração
do fluxo magnético
gerado pela bobina
no anel, que cria
uma corrente
magnética induzida
e faz o anel subir.
Fonte: Elaborados pelo autor
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 22 minutos. Esse
experimento também despertou grande curiosidade e interesse dos alunos. Todos se sentiram
motivados a explicar por que os anéis de alumínio deslocam-se na vertical, a certa altura, e o
anel aberto fica parado.
4.1.5.2 Organização do conhecimento
Figura 5: Uma base preta contendo uma bobina primária no seu interior e uma barra de
ferro que substitui a bobina secundária com um anel suspenso
Fonte: Elaborados pelo autor
Na organização do conhecimento, o qual trata da realização do experimento, como se
observa, na Figura 5, o professor aplicador da pesquisa realizou uma apresentação inicial para
a turma no laboratório. Durante essa apresentação, o professor explicou sobre os cuidados
44
necessários para a realização da experiência, bem como para a utilização dos anéis de
alumínio mais finos, mais grossos e o anel de alumínio aberto.
Nessa atividade experimental, os alunos ficaram curiosos quanto ao lançamento do
anel mais espesso a uma altura maior, e dos anéis mais finos a uma altura menor, sendo que o
anel aberto não sofreu elevação sobre o núcleo. Esse fato gerou muitas perguntas durante as
discussões, ocorrendo a intervenção do professor.
4.1.5.3 Aplicação do conhecimento
Se substituirmos um anel de alumínio fechado por um que não esteja fechado, qual a
causa do anel não saltar?
Gráfico 10: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
12
10
8
6
4
2
0
Não há alteração do fluxo, logo
não circula corrente e o anel não
salta.
Ele não salta porque o circuito
não é fechado.
O anel de alumínio aberto faz
com que não tenha corrente
induzida no anel, fazendo com
que ele não suba.
Fonte: Elaborados pelo autor
Nas respostas dos alunos, segundo evidencia o Gráfico 10, cada coluna representa as
respostas semelhantes na aplicação do conhecimento, mostrando a análise do conteúdo
realizada de acordo com Bardin (2011).
4.1.6 Experimento VI: princípio de funcionamento de um transformador pelo fenômeno
da indução eletromagnética
As atividades experimentais foram finalizadas com a aplicação de uma corrente
elétrica alternada em um transformador. Este pode ser montado para se verificar a variação do
fluxo magnético, nos experimentos estudados anteriormente, pelo movimento de um imã.
45
Nesse momento, foi analisado em um transformador a indução eletromagnética pela
comprovação do uso do multímetro, fazendo-se a medição de tensão do enrolamento
secundário. Desse modo, foi possível reforçar o estudo dos conceitos realizados no início dos
experimentos, possibilitando a aquisição de conhecimentos científicos por meio das interações
sociais, com a mediação do professor durante o processo de ensino.
A análise do estudo da construção de um transformador de baixo custo pode ser
comprovada no trabalho de Arribas (1993). Entretanto, essa experiência difere da proposta
apresentada nesta pesquisa, uma vez que não houve a construção de um transformador, mas o
desenvolvimento de uma atividade experimental, em que pode ser montado um
transformador, por meio de duas bobinas soltas que serão colocadas no núcleo de ferro.
4.1.6.1 Problematização inicial
Baseando-se nas leis do eletromagnetismo, de que forma um transformador pode
elevar ou reduzir uma tensão elétrica?
Gráfico 11: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Pelo fato de ter
Alternando a
Pela concentração Variando o número
Porque o
diferentes tensões corrente, eleva ou
do campo
de espiras de um
enrolamento
elétricas em
diminui as tensões. magnético gerando transformador
primário ao
bobinas de
energia.
pode-se elevar ou receber corrente
números de
reduzir uma tensão alternada altera o
enrolamentos
elétrica.
fluxo, fazendo com
diferentes.
que crie uma
corrente induzida.
Fonte: Elaborados pelo autor
46
O tempo aproximado para o desenvolvimento dessa atividade foi de 21 minutos,
variando de aluno para aluno. Observou-se que os alunos já tinham ouvido falar do
transformador, mas não conheciam a sua estrutura e funcionamento e, consequentemente, as
suas aplicações na vida diária. O professor, então, explicou a respeito das aplicações desse
dispositivo, o qual possui grande importância e utilidade em muitas atividades do dia a dia.
4.1.6.2 Organização do conhecimento
Figura 6: Multímetro indicando os valores de tensão no enrolamento primário e
secundário de um transformador
Fonte: Elaborados pelo autor
Após o professor esclarecer sobre as aplicações do transformador e os instrumentos
de medidas, por meio de duas bobinas e de um núcleo de ferro, os alunos montaram o
transformador, utilizando cabos para a ligação dos instrumentos e fonte de alimentação. A
autorização para ligar o dispositivo só foi liberada após a conferência do professor, evitando
danificar as bobinas e o multímetro. Foi realizada a medição da resistência elétrica das
bobinas desligadas para análise do número de voltas de fio contido nas bobinas.
Foi também aplicada uma tensão contínua no transformador, e os alunos perceberam,
através da medição de tensão no enrolamento secundário, que o aparelho não acusou tensão
elétrica, confirmando-se que não ocorreu indução eletromagnética.
Com uma chave liga-desliga sob a aplicação da tensão contínua, ocorreu a indução
eletromagnética pela variação brusca do ponteiro do instrumento, confirmando-se que
somente na ligação e no desligamento da chave há variação temporal do fluxo magnético.
47
4.1.6.3 Aplicação do conhecimento
Por que ocorre a indução, no enrolamento secundário do transformador?
Gráfico 12: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
12
10
8
6
4
2
0
Por causa do núcleo de Ocorre a indução de Por conta da corrente
ferro que funciona tensão no enrolamento
alternada que é
como um elo entre os secundário por causa da
variável. Isso se
dois enrolamentos.
conexão do primário.
comprova quando
aplicamos a corrente
contínua e não há
indução.
Porque o enrolamento
primário recebe uma
corrente alternada, que
altera o fluxo magnético
no secundário criando
uma corrente induzida.
Fonte: Elaborados pelo autor
Na aplicação do conhecimento, os alunos discutiram e interagiram em grupos para a
análise e a interpretação da pergunta final, relacionada à problematização inicial e à realização
dos experimentos, respondendo de forma individual a respectiva pergunta. Os alunos tiveram
dificuldades na resposta, pelo fato de o transformador ser um dispositivo novo e, segundo
alguns, de difícil análise.
4.2 Quadro de Atividades Experimentais
O desenvolvimento do produto educacional contemplou seis etapas, conforme
evidencia o quadro abaixo. Cada atividade correspondeu a um experimento, e este, por sua
vez, estava fundamentado nos temas do conteúdo estudado.
48
Quadro 1: Atividades Presenciais Desenvolvidas
Atividades Experimentais
Tipo de Atividade
Atividade Experimental I
Experimento I;
Campo Magnético Gerado por um Ímã.
Atividade Experimental II
Experimento II;
Indução Magnética.
Atividade Experimental III
Experimento III;
Força Eletromotriz Induzida.
Atividade Experimental VI
Experimento VI;
Experiência de Faraday Usando um Diodo
Emissor de Luz.
Atividade Experimental V
Experimento V;
Levitação Magnética: Uma Aplicação do
Eletromagnetismo.
Atividade Experimental VI
Experimento VI;
Princípio de Funcionamento de um
Transformador pelo Fenômeno da Indução
Eletromagnética.
Fonte: Elaborados pelo autor
Essas atividades experimentos presenciais estão descritas no Apêndice A desta
pesquisa. Também, no referido Apêndice, estão descritos os roteiros necessários para a
orientação, mediação e intervenção do professor quando da aplicação das atividades. No
desenvolvimento das atividades experimentais foram privilegiados os processos dialógicos,
visando o desenvolvimento da capacidade de verbalização e argumentação, de forma a
favorecer a formação do cidadão crítico, tornando-o apto a participar das questões sociais
relacionadas à sua área de atuação.
Inicialmente, o roteiro traz uma breve abordagem sobre as interações que ocorrem
entre ímãs, entre ímãs e outros materiais, a observação das limalhas de ferro, a construção de
uma bússola e a análise e interpretação da sua orientação sobre a Terra.
Posteriormente, é explicado o passo a passo para a construção de uma bobina
energizada sem e com um núcleo de ferro, para verificar o processo de atração de
determinados materiais. Na sequência, são apresentados os passos para a movimentação de
um ímã nas proximidades de uma bobina, que, através de um multímetro na escala apropriada,
possibilita detectar a força eletromotriz induzida. Em substituição ao multímetro, utiliza-se
um led para acusar a emissão de luz, quando movimenta um ímã na proximidade de uma
bobina.
Em seguida, o roteiro orienta a montagem e realização de um experimento do anel de
Thompson, para analisar o comportamento de um anel de alumino de várias espessuras e um
anel aberto. Finalmente, o aluno é orientado a montar um transformador e medir a resistência
do enrolamento primário e secundário, energizá-lo e medir a tensão no seu enrolamento
secundário para confirmar o estudo da indução eletromagnética.
49
4.3 Caracterizações dos alunos
Os sujeitos do processo de aprendizagem desta pesquisa foram os alunos do terceiro
ano do ensino médio Integrado de Química do IFNMG, Montes Claros.
Alguns dos alunos participantes da pesquisa informou não possuir, na atualidade,
vocação para a área de física. O que evidenciou a consequente dificuldade de aprendizagem
desses alunos, bem como a falta de interesse pelo conteúdo ministrado.
4.4 Análise e registro dos dados
A análise e registro de dados coletados, Apêndice B, apresenta os resultados de
aplicação do Produto Educacional. A análise estrutural das atividades experimentais propostas
foi apresentada por meio de gráficos com a categorização do conteúdo investigado. A
metodologia utilizada para a coleta de dados foi baseada na “Análise de Conteúdo”, proposta
por Laurence Bardin (2011), com o fim de observar, analisar e interpretar os experimentos
realizados pelos alunos do nível médio, com a orientação do professor formador do Instituto
IFNMG, Montes Claros.
A “Análise de Conteúdo” define-se como um conjunto de instrumentos
metodológicos, o qual se adapta a um vasto campo de aplicação, com discursos
diversificados. Para Bardin (2011), a “análise de conteúdo é uma técnica de investigação que
tem por finalidade a descrição objetiva, sistemática e quantitativa do conteúdo manifesto da
comunicação” (p. 24).
Os gráficos das atividades presenciais apresentam os resultados da coleta de dados,
com os critérios da escolha de categorias, as quais refletem, de forma resumida, a realidade
dos estudantes participantes da pesquisa. Como já mencionado, em determinados momentos
alguns elementos foram agrupados, reunindo características semelhantes das respostas
fornecidas pelos alunos, conforme orienta Bardin (2011) em sua proposta.
As respostas relativas às perguntas correspondentes a cada experimento, selecionadas
pelo critério de semelhança, encontra-se nos gráfico desta pesquisa. Sendo que a coluna
horizontal apresenta as respostas individuais dos alunos em relação às perguntas iniciais e
finais; e a coluna vertical apresenta o número de alunos que responderam às respectivas
perguntas.
De acordo com Bardin (2011), a metodologia de análise do conteúdo possibilita
inferir o que está oculto na mensagem ou na documentação. Assim, foi possível verificar por
50
meio da análise dos gráficos os conhecimentos que os alunos possuem e que adquiriram ao
longo de suas vidas sobre o conteúdo estudado.
Também,
nas
respostas
individuais
verificou-se
algumas
interpretações
cientificamente mais satisfatórias em relação ao conteúdo estudado. O que comprovou que a
discussão e interação entre os alunos, com a mediação e orientação do professor, produziram
efeitos positivos no processo ensino-aprendizagem, conforme a teoria sociointeracionista de
Vygotsky. Porém, ressalta-se que, mesmo assim, ao analisar a coleta de dados, verificou-se
que algumas interpretações ainda não correspondiam ao conhecimento científico almejado.
A figura 7, abaixo, representa a estrutura teórico-pedagógica adotada, a qual
permeou a aplicação do Produto Educacional proposto nesta pesquisa. Assim, a teoria
sociointeracionista de Vygotsky foi relacionada aos Três Momentos Pedagógicos
sistematizados por Delizoicov; Angotti (1994). Por fim, análise de dados baseada na análise
de conteúdo de Laurence Bardin.
Figura 7–Relação esquemática do referencial teórico
Teoria do ensino e da aprendizagem
(Vygotsky)
Atividades presenciais: três momentos pedagógicos
(Angotti e Delizoicov)
Análise de dados: análise de conteúdo
(Bardin)
Fonte: Elaborados pelo autor
Salienta-se a relevância da estrutura teórico-pedagógica desta pesquisa, visto que se
trata de uma sequência didática de reconstrução do saber físico sobre a indução
eletromagnética. Essa sequência possibilitou acompanhar a evolução dos alunos em termos de
atividade prática. Isso foi realizado através de várias fases com condições específicas, as quais
foram denominadas de atividades experimentais, com experimentos sequenciais, que
evidenciaram os aspectos qualitativos deste estudo. Assim, em cada situação sequencial foi
necessária a uma definição do significado da aprendizagem de determinado conhecimento,
visando à superação dos obstáculos para a construção da aprendizagem.
51
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Dada a baixa eficiência dos métodos tradicionais de ensino, nos quais o professor é
mero transmissor do conhecimento, oferecendo aos alunos um ensino descontextualizado,
baseado na memorização, o ensino de Física torna-se um desafio. Pois o que se vê é o
ensinamento desarticulado de conceitos, leis e fórmulas, desvinculados da realidade e
desprovidos de significado.
Nesse sentido, faz-se necessário a implementação de novas metodologias de ensino,
que promovam a participação efetiva dos alunos, possibilitando a construção de uma
aprendizagem colaborativa e eficiente. Assim, nesta pesquisa, apresenta-se a proposta de um
Produto Educacional, cujo pressuposto é proporcionar melhores condições de aprendizagem
sobre o estudo da indução eletromagnética.
No desenvolvimento das atividades experimentais, priorizou-se a interação entre os
alunos, os quais, com a mediação do professor, puderam estabelecer com seus pares a troca de
informações e a articulação dos conhecimentos adquiridos a situações do dia a dia.
Por meio da análise dos resultados verificou-se que nas primeiras atividades houve
certa retração por parte dos alunos e respostas pouco consistentes, devido a defasagem de
conhecimento em relação ao tema abordado. Entretanto, à medida que as atividades foram
sendo aplicadas, os alunos se mostraram mais interessados e começaram a estabelecer
relações de troca de informações. As discussões, a partir da problematização inicial, tendo o
professor como mediador, propiciaram o desenvolvimento de conceitos relacionados à
indução eletromagnética. Tanto na problematização inicial quanto na organização do
conhecimento verificou-se uma constante interação entre os alunos, em que aqueles com
melhor conhecimento partilharam informações com os colegas, que apresentavam
dificuldades, obtendo-se êxito nas atividades propostas.
Assim, alguns alunos que antes não dominavam o conceito de campo magnético, não
distinguiam as ações de interação entre os imãs e outros materiais, o comportamento da
limalha de ferro colocada sobre uma folha de papel com um ímã na parte inferior da folha, o
comportamento da bússola e, principalmente a compreensão da indução eletromagnética, a
partir das discussões suscitadas pelas perguntas iniciais e pela realização dos experimentos,
conseguiram entender seus significados. Mesmo aqueles alunos, que possuíam um
conhecimento deficiente do tema abordado, conseguiram, por meio das atividades, que
geraram situações inesperadas e desafiadoras, abranger as ações resultantes do
eletromagnetismo.
52
Dessa forma, constatou-se que a metodologia adotada na Pesquisa proposta torna-se
válida, corroborando as proposições da teoria sociointeracionista de Vygotsky (2001).
Também, ao se contemplar os Três Momentos Pedagógicos no desenvolvimento e aplicação
do estudo da indução eletromagnética, verificou-se que a aplicação do conhecimento,
associada à pergunta inicial e à realização dos experimentos, possibilitou um processo mental
de reflexão interna, ocorrendo intensa socialização entre os alunos, gerando boas conclusões
em relação às perguntas feitas.
Embora não tenha havido resultados conceituais totalmente corretos, esse fato já era
esperado, pois, para Vygotsky, a assimilação de um conceito não está pronta e acabada, mas
se torna parte de um processo dinâmico no qual o processo ensino-aprendizagem gera
desenvolvimento e cria possibilidades para novas aprendizagens.
Nessa perspectiva, o produto proposto possibilita a aquisição de conhecimentos
associados a situações cotidianas vivenciadas pelos alunos, apresentando grande importância
para o desenvolvimento de atividades experimentais em geral.
Assim, avalia-se que este trabalho se apresenta como um instrumento metodológico
eficaz para os professores que atuam no ensino de Física no nível médio. A sequência de
atividades apresentada desencadeou uma aprendizagem mais eficiente, aproximando os
estudantes do processo de construção de novos conhecimentos. Estes foram proporcionados
pela ação de manipulação para a ação intelectual. Assim, reforça-se o processo ensinoaprendizagem a partir das próprias ações diárias dos alunos, com as diferentes etapas das
explicações científicas, criando estímulo para a participação ativa do estudante, a qual é
constantemente mediada pelo professor.
Ressalta-se a importância do espaço do laboratório para a aplicação dessa pesquisa,
visto que a mesma apresenta-se como elemento motivador para a o ensino de Física. É nesse
ambiente que, por meio das atividades experimentais desenvolvidas, poderão ser revistos
conceitos mal compreendidos, criando um diálogo entre a prática e o conteúdo estudado.
Também esse espaço é propício para a interação entre alunos, e entre estes e o professor,
desencadeando ações colaborativas e desafiadoras.
Todavia, para além dos objetivos alcançados por meio desse trabalho, há que se
salientar alguns aspectos limitadores para a aplicação do mesmo, como a defasagem do
conteúdo; o qual, no caso deste estudo, foi ministrado muito antes do desenvolvimento das
atividades experimentais, dificultando a relação entre teoria e prática; a carga horária, que
53
nem sempre corresponde à dinâmica das atividades; a deficiência dos laboratórios1 e o custo
de determinados materiais necessários à realização dos experimentos; a falta de compromisso
de alguns profissionais , bem como dos alunos; entre outros.
Assim, tais aspectos limitadores devem ser revistos como forma de proporcionar um
ensino significativo aos alunos. No caso da deficiência do laboratório e do custo dos
materiais, por exemplo, é preciso que o professor considere a possibilidade de se utilizar
materiais simples, baratos e fáceis de serem adquiridos. Também que busquem, junto à
instituição, novas alternativas para vencerem os obstáculos, que se apresentam para um ensino
significativo de Física no nível médio.
Por fim, como abordado no decorrer desta pesquisa, não se pode tomar nenhum
produto educacional como pronto e acabado, deve-se observar todo o conjunto da proposta,
incrementando de forma criativa as proposições do produto. Nesse caso, o levantamento do
Estado da Arte pode fornecer uma fonte de pesquisa relevante para a inserção e
aprimoramento de novos conhecimentos, conceitos e significados para a aprendizagem do
aluno, o qual é sujeito principal do processo ensino-aprendizagem.
1
No caso desta pesquisa, o laboratório do IFNMG apresenta uma estrutura adequada, o que contribuiu para o
desenvolvimento das atividades experimentais.
54
REFERÊNCIAS
ARAÚJO, M. S. T; ABIB, M. L. V. S. Atividades Experimentais no Ensino de Física:
diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.25, n.2,
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58
PRODUTO EDUCACIONAL
Guia de Orientação: Uma Proposta de Ensino da Indução Eletromagnética para
o Ensino Médio.
Antônio Augusto Martins dos Santos
Lev Vertchenko(“Orientador”)
Prezado professor,
O presente material constitui o Produto Educacional fruto da dissertação de
mestrado intitulada “Uma Proposta de Estudo da Indução Eletromagnética para o Ensino
Médio” apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, da Pontifícia
Universidade Católica de Minas Gerais.
Criado com o objetivo de apresentar uma proposta para o ensino da indução
eletromagnética no Ensino Médio, o referido trabalho tem como fundamentação teórica a
teoria sociointeracionista de Vygotsky. As atividades experimentais desenvolvidas trazem
algumas características que o auxiliarão na sua prática no laboratório de física com os alunos
do Ensino Médio.
Nessa perspectiva, por meio dessa pesquisa, busca-se, como estratégia de
mudanças conceituais, identificar as possíveis concepções espontâneas ou conhecimentos
prévios dos alunos, com o objetivo de nortear, com maior eficiência, a observação, análise e
interpretação dos fenômenos estudados nas discussões e interações geradas.
Portanto, esta investigação proposta representa uma ferramenta de ensino que
auxiliará tanto o professor quanto o aluno. Este último, por meio das atividades
experimentais, terá acesso a uma nova fonte de pesquisa, que possibilitará a aquisição de
conceitos, significados e novos conhecimentos para a sua aprendizagem.
As atividades experimentais desenvolvidas contemplam os Três Momentos
Pedagógicos propostos por Angotti e Delizoicov (1994), seguindo uma sequência didática que
inicia com atividades básicas até as mais complexas. Assim, a dinâmica adotada apresenta
uma pergunta inicial, que é a problematização inicial; posteriormente a organização do
conhecimento, que se refere ao desenvolvimento dos experimentos e, por fim, a aplicação do
conhecimento, que é uma pergunta final.
59
A intenção em utilizar a dinâmica dos três momentos pedagógicos é auxiliar o
professor no reconhecimento dos saberes prévios dos alunos, para que ele possa mediar,
orientar e fazer as intervenções necessárias nas discussões geradas, conforme preconiza a
teoria sociointeracionista de Vygotsky.
O guia de orientação consta do material didático utilizado nas atividades
experimentais desenvolvidas no laboratório, sendo que cada atividade apresenta os objetivos,
os materiais empregados, o tempo de duração da atividade, a pergunta norteadora da
problematização inicial, a organização e a aplicação do conhecimento.
Os experimentos são ilustrados por meio de figuras coloridas, com orientações
sobre o desenvolvimento da atividade. Ao final de cada uma é apresentado um comentário com o
objetivo de orientar os professores que irão aplicar o trabalho.
São apresentadas, também, algumas abordagens sobre o conteúdo trabalhado,
seguido de orientações didáticas para o acompanhamento do professor durante o
desenvolvimento de cada atividade. Isso propiciará uma melhor compreensão da indução
eletromagnética por meio dos resultados obtidos na realização das atividades experimentais,
as quais poderão ser discutidas.
Nessa perspectiva, considerando que o estudo sobre o eletromagnetismo, às vezes, é de
difícil compreensão para os alunos, espera-se que o Produto Educacional apresentado torne mais fácil
o processo ensino-aprendizagem do tema em questão.
A.1 Atividade Experimental I - Experimento I – Campo Magnético Gerado por um Ímã.
A.1.1 Objetivo
Verificar experimentalmente o princípio de atração e repulsão entre os ímãs, os
diversos metais e o funcionamento de uma bússola.
A.1.2 Materiais Utilizados
 02 Ímãs em forma de barra.
 01 Folha de papel em branco.
 01 Limalha de ferro.
 05 Metais diversos.
 01 Ímã de alto falante de formato redondo.
60
 10 Clipes.
 05 Pregos.
 05 Agulha de costura.
 05 Um copo com água.
 05 Placa de isopor ou um pedaço de papel.
 05 Ímã de HD de computador.
A.1.3 Tempo de Duração
3 horas/aulas.
A.1.4 Problematização Inicial
Como o campo magnético criado pelo ímã interfere nos equipamentos utilizados
diariamente, como bússolas, televisão e outros?
A.1.5 Organização do Conhecimento
O desenvolvimento dessa experimentação deve possibilitar ao aluno verificar o
comportamento magnético da interação entre os ímãs, entre ímãs e outros materiais, a
observação das limalhas de ferro, a construção de uma bússola e análise do seu
funcionamento. Deve ser feita uma análise desses materiais pelos alunos, com a mediação e
orientação do professor.
A.1.6 Abordagem do conteúdo
A.1.6.1 Os Ímãs
Muitos materiais encontrados na vida diária possuem propriedades magnéticas, ou
seja, são capazes de atrair ou repelir outros objetos. Esses materiais que naturalmente
apresentam propriedades magnéticas são chamados de ímãs. Na interação entre dois objetos
feitos de materiais magnéticos poderá ocorrer atração ou repulsão entre eles.
É importante perceber que esses fenômenos de atração e repulsão podem também ser
observados em materiais não magnéticos, por exemplo, entre dois objetos energizados
61
eletricamente, como as bobinas. Porém é importante mostrar aos alunos na realização da
atividade experimental, que os materiais não magnéticos não interagem com materiais
magnéticos.
Figura 8: Ímã em formato redondo de um alto falante
Fonte: Elaborado pelo autor
O Magnetismo é o fenômeno de atração ou repulsão observado entre determinados
materiais com propriedades magnéticas. Essa interação poderá ocorrer entre ímãs e certas
substâncias magnéticas, por exemplo, o ferro, cobalto ou níquel, bem como entre ímãs e
condutores que estão conduzindo correntes elétricas. Todo ímã apresenta duas regiões
distintas, em que a influência magnética se manifesta com maior intensidade, chamadas de
polos do ímã, os quais possuem comportamentos diferentes na presença de outros ímãs.
Figura 9: Figura de um ímã de forma retangular e em forma de ferradura com dois
polos
Fonte: Elaborado pelo autor
Os materiais que têm propriedades magnéticas possuem sempre dois polos
diferentes. Polos de mesmo nome se repelem e polos de nomes contrários se atraem. A
propriedade magnética dos materiais tem sua origem nos átomos, podendo ser considerados
como pequenos ímãs, com polo norte e polo sul.
62
A.1.7 Orientações didáticas das atividades
Faça a montagem conforme a figura 10 e analise discutindo com os seus colegas.
(Poderão ser usados ímãs retangulares ou circulares para verificar as interações entre os ímãs,
diversos materiais, a atração, repulsão, materiais como clipes, pregos e outros).
Figura 10: Dois ímãs em formato redondo
Fonte: Elaborado pelo autor
Quando aproximamos as extremidades de dois ímãs em forma de barra, verifica-se
que ocorre atração ou repulsão entre eles. O efeito percebido de atração ou repulsão é mais
intenso nas extremidades dos ímãs do que nas regiões próximas ao centro. Poderão ser usados
materiais como pregos, clipes, alumínio e outros para verificar o efeito do campo magnético
do ímã.
De forma geral, os materiais com propriedades elétricas ou magnéticas estão
associados a classes de diversos materiais. Uma forma diferente de distinguir esse tipo de
fenômeno é conhecendo-se um dos materiais envolvidos no processo. Sabe-se que um ímã
natural possui propriedades magnéticas. Logo, todos os materiais que sofrerem atração ou
repulsão também possuem propriedades magnéticas.
63
Faça a montagem conforme a figura 11 e analise discutindo com os seus colegas
Figura 11: Ímã atraindo um clipe
Fonte: Elaborado pelo autor
Faça a montagem conforme a figura 12 e analise discutindo com os seus colegas.
Figura 12: Ímã atraindo vários clipes
Fonte: Elaborado pelo autor
A.1.8 Limalhas de Ferro
As limalhas de ferro são constituídas de pequenos pedacinhos de pouca massa de
ferro de fácil deslocamento. Esses, com a ausência do ímã, se comportam como pequenos
grãos não magnetizados, já próximos de um ímã permanente se magnetizam e transformam
em pequenos ímãs, capazes de atrair outras limalhas. A imantação das limalhas é temporária e
deixa de existir se o ímã for afastado. Como o magnetismo, a limalha de ferro consegue
64
atravessar vários materiais, podendo ser atraída quando uma folha de papel é colocada sobre
um ímã.
Figura 13: Limalhas de ferro ao redor de um ímã de HD de computador
Fonte: Elaborado pelo autor
As limalhas de ferro podem ser utilizadas como uma forma de representação visível
muito simples das linhas de campo magnético. Para observar é preciso colocar o ímã debaixo
de uma placa de vidro ou folha de papel e, em seguida, espalhar lentamente as limalhas de
ferro sobre a respectiva superfície.
A observação desse fato possibilitou ao físico inglês, Michael Faraday, propor a ideia
de campo magnético como uma forma de descrever esses fenômenos. Assim as limalhas de
ferro constituem um mapeamento do formato do campo magnético ao redor de um ímã, sendo
denominado por linhas de campo. Para conseguir as limalhas de ferro é preciso ir até uma
serralheria e pedir o responsável que passe um lima em um prego ou metal, obtendo o pó de
ferro resultante.
Faça a montagem conforme a figura 14 e analise discutindo com os seus colegas.
(Coloque um ímã em forma de barra ou forma arredondada sobre uma mesa, sob uma folha
de papel e deposite aos poucos limalha de ferro sobre a folha de papel).
65
Figura 14: Limalha de ferro sobre uma folha de papel, representando as linhas de
campo magnético sob ímãs de formato arredondado
Fonte: Elaborado pelo autor
Quando são aproximados dois ímãs, percebe-se que existe uma força magnética entre
eles. Para verificar a atuação dessa força magnética deve ser usada limalha de ferro. A limalha
de ferro é constituída de pequenas lascas de ferro não apresentando magnetização. Próximas
de ímãs, elas se magnetizam, transformando em pequenos ímãs temporários, deixando de
existir o efeito de magnetização quando é afastado.
A.1.9 A Bússola
A bússola serve para a orientação dos viajantes, que usam como ponteiro uma agulha
magnetizada, ou seja, se comportando como um ímã. Uma bússola sempre tende a orientar-se
paralelamente ao campo magnético aplicado sobre ela, com o polo norte da bússola apontando
no sentido do campo magnético com uma pequena inclinação.
Figura 15: Bússola indicando as regiões geográficas da Terra, com uma pequena
inclinação da agulha magnética
Fonte: Elaborado pelo autor
66
A bússola normalmente tem uma de suas extremidades pintada de vermelho, que
aponta aproximadamente para o polo norte geográfico da Terra. O polo Norte magnético da
Terra não coincide com o polo Sul geográfico, são praticamente contrários. Logo, podemos
concluir que a ponta pintada de vermelho das bússolas é o polo Norte magnético da agulha,
chamado de norte geográfico da Terra, que aponta aproximadamente para o polo Sul
magnético terrestre.
A.1.9.1 Construindo Uma Bússola
Faça a montagem conforme a figura 16 e analise discutindo com os seus colegas.
Primeiro deve-se imantar a agulha, raspando-se o ímã várias vezes sobre ela, sempre
na direção do seu comprimento e no mesmo sentido. Para saber se agulha já está bem
imantada, aproxime-a de algum objeto metálico com propriedades magnéticas, por exemplo,
um prego, clipe, moedas ou outros materiais disponíveis, verificando se há atração ou
repulsão entre eles.
Corte um pedaço de folha de papel, ou isopor, ou mesmo uma rolha de cortiça de forma
quadrada de aproximadamente 2,0 cm de lado ou de acordo com o tamanho da agulha que
será usada. O papel, ou isopor serve para permitir que a agulha de costura possa flutuar sobre
a água.
Atravesse ou cole a agulha na direção diagonal desse quadrado, de acordo com a figura
16.
Figura 16: Folha de papel ou placa de isopor com uma agulha de costura na diagonal
Fonte: Elaborado pelo autor
67
Coloque o pedaço de papel com a agulha espetada em um copo cheio de água ou um
prato, de preferência com a superfície externa mais larga. Verifique se sua bússola está
funcionando pelo movimento dela, orientando nas direções norte e sul. Sem outros campos
magnéticos por perto, ela deve se orientar sempre na direção norte-sul magnética da Terra.
Depois da confirmação das regiões geográficas norte e sul, com a ajuda da bússola, façam
uma pesquisa e descubram as regiões leste e oeste.
Faça a montagem conforme a figura 17 e analise discutindo com os seus colegas.
Figura 17: Figura de uma bússola construída pelos alunos usando uma agulha de
costura
Fonte: Elaborado pelo autor
Tenha cuidado com ímãs ou outros materiais imantados como tesouras, pregos, altofalantes, para não comprometer o bom funcionamento do experimento. O campo magnético
gerado pela corrente elétrica também pode atrapalhar o funcionamento do experimento,
quando deixar a bússola perto de algum fio elétrico em que há corrente elétrica circulando.
A.1.10 Aplicação do Conhecimento
O que é o campo magnético gerado por um ímã?
O que representam as limalhas de ferro?
Por que a agulha da bússola adquire a direção norte- sul na superfície da Terra?
68
A.1.11 Comentários
Antes de realizarem a atividade experimental, os alunos deverão ser informados e
orientados pelo professor sobre a importância da realização da mesma. É importante que o
professor atue como mediador, faça perguntas e questionamentos, provocando um debate
relacionado às atividades e propiciando um diálogo e reflexão do conteúdo estudado. As
respostas individuais dos alunos deverão ser registradas em forma de gráfico. O professor
também deverá orientar os alunos quanto aos cuidados necessários no manuseio com os ímãs
próximo dos telefones celulares, televisão, calculadoras e outros aparelhos, pois pode
danificá-los ao ficar muito próximo.
Na realização desse experimento, propõe-se uma forma de estudo sobre o
magnetismo, tema muito abstrato e de difícil compreensão pelos alunos, mas que possibilita
um levantamento inicial de conceitos importantes para uma melhor compreensão do
magnetismo presente no dia a dia. O professor, ao final do experimento, poderá pedir aos
alunos que façam uma pesquisa sobre o contexto histórico e filosófico dos experimentos, para
gerar uma discussão e reflexão do tema em estudo, como proposto por Guerra, Reis e Braga
(2004).
Espera-se que a realização da atividade proposta a partir da observação das
interações dos ímãs e de alguns materiais, da construção de uma bússola e da análise do
comportamento das limalhas de ferro quando em contato com ímãs, possibilite uma reflexão
inicial para o avanço do tema da indução eletromagnética.
A.2 Atividade Experimental II - Experimento II -Indução Magnética
A.2.1 Objetivo
Verificar experimentalmente a influência da indução magnética nos metais.
A.2.2 Materiais Utilizados
 10 Clipes.
 05 Pregos.
 01 Chapa de Alumínio.
 05 Núcleos de Ferro.
69
 05 Bobinas de 600.
 05 Bobinas de 400.
 05 Bobinas de 200.
 01 Fonte de Tensão Contínua 6-0-6 Volts.
 01 Fonte de tensão Alternada 127/6 Volts ou um Transformador de 127/6,0 Volts.
 01 Amperímetro de 0-3,0 A ou um Multímetro.
 10 Cabos de Ligação pino-banana.
 01 Limalha de Ferro.
 05 Folhas de Papel.
A.2.3 Tempo de Duração
2 horas/aulas.
A.2.4 Problematização Inicial
O que é indução magnética e qual sua origem?
A.2.5 Organização do Conhecimento
Representa-se uma bobina por um fio condutor enrolado com várias voltas sucessivas
de forma circular ou mesmo com outras formas. Essa bobina será ligada a uma fonte de tensão
e uma corrente elétrica circulará pelas voltas de fios (espiras), estabelecendo um campo
magnético em pontos tanto no interior quanto no exterior da bobina.
A indução magnética é um fenômeno pelo qual um corpo se imanta quando é
colocado próximo de um ímã, ou mesmo quando uma corrente elétrica percorre uma bobina
que foi energizada, criando um campo magnético capaz de atrair alguns materiais não
imantados.
Essa abordagem proporciona a análise da indução magnética, quando o campo
magnético gerado possui duas origens: a corrente elétrica que comporta-se como um material
com propriedades magnéticas. Adota-se uma letra qualquer para a denominação do campo
magnético produzido pela corrente elétrica na bobina e, para o campo magnético produzido
no interior da barra do ímã, outra letra diferente da primeira.
70
O Professor deve propor aos alunos a montagem do experimento inicialmente com
uma bobina energizada a uma tensão contínua e, posteriormente a uma fonte de tensão
alternada sem o núcleo de ferro, analisado a intensidade do campo magnético sobre os clipes e
outros materiais colocados nas proximidades da bobina.
Posteriormente, deve-se colocar um núcleo de ferro no interior da bobina, analisando
a ação da intensidade do campo magnético nos clipes e outros materiais colocados nas
proximidades da bobina, ou mesmo o núcleo de ferro, fazendo uma comparação da bobina
sem núcleo e com o núcleo de ferro, relativo à tensão contínua e fonte de tensão alternada.
Deve-se colocar uma folha de papel na parte superior da bobina, com a adição de
limalha de ferro sobre a folha de papel, comparando o campo magnético com o experimento I
e verificando o resultado observado. Os alunos deverão discutir suas observações e
conclusões conjuntas no grupo, fazendo o registro e respondendo às perguntas
individualmente.
Faça a montagem conforme a figura 18 e analise discutindo com os seus colegas.
De acordo com a figura 18, utiliza-se uma bobina sem o núcleo de ferro energizado,
aplicando uma fonte de tensão alternada de aproximadamente 6,0 volts. Nessa figura utilizase uma fonte de tensão alternada variável chamada de varivolt, pois o poder de atração será
maior do que o uso de uma fonte de tensão contínua. A corrente elétrica que circula na bobina
cria um campo magnético suficiente para atrair o clipe. Pode-se afirmar que o responsável
para manter o clipe fixo é o campo magnético da bobina. Poderá ser usado um transformador
de 127/6,0 Volts ou outra fonte qualquer de tensão alternada.
Ao usar uma fonte de tensão contínua, utiliza-se uma bobina em torno de 1000 a
1200 voltas de fio condutor, com uma tensão aplicada de aproximadamente 24 volts, pois o
maior número de voltas de fio condutor da bobina e a maior tensão aplicada tornam a atração
dos clipes mais intensa.
Aproxima-se certa quantidade de clipes ligados entre si no núcleo da bobina com a
fonte de tensão energizada.
71
Figura 18: Bobina com 600 espiras energizada sem o núcleo atraindo vários clipes,
usando uma fonte de tensão alternada com tensão aplicada de 6,0 volts
Fonte: Elaborado pelo autor
Faça a montagem conforme a figura 19 e analise discutindo com os seus colegas.
Coloca-se o núcleo de ferro no interior da bobina, mantendo a mesma tensão
aplicada do experimento anterior. Tem-se então dois campos magnéticos agindo sobre o clipe,
um campo devido à corrente elétrica e um devido ao ímã em forma de barra. Poderá ser usada
uma fonte de tensão contínua de aproximadamente 24 volts em substituição a fonte de tensão
alternada.
Figura 19: Bobina com um núcleo atraindo vários clipes, ligados a uma fonte de tensão
alternada de 6,0 volts.
Fonte: Elaborado pelo autor
Assim, pode-se afirmar que:
A indução magnética é o campo magnético gerado pela bobina.
72
A.2.6 Aplicação do Conhecimento
Por que no experimento com o núcleo de ferro os clipes possuem uma maior atração
a esse núcleo?
A.2.7 Comentários
O estudo da indução magnética possibilita ao aluno uma análise inicial do campo
magnético gerado por uma bobina sem o núcleo e com o núcleo de ferro, quando percorrida
por uma corrente elétrica contínua ou corrente alternada. Isso mostra aos estudantes que esse
campo magnético é criado não só por ímãs e materiais imantados como no experimento I, mas
também, quando o fio condutor de uma bobina é percorrido por uma corrente elétrica.
Esse fato evidencia a importância da sequência didática do conteúdo e a ligação do
experimento I com o experimento II. Observe que no experimento I há um estudo inicial
sobre o comportamento do ímã, suas interações entre si e outros materiais, a montagem
simples de uma bússola e seu comportamento sob a influência da Terra. Já no experimento II
é analisado o campo magnético gerado pela bobina quando energizada sem o núcleo de ferro e
o campo magnético resultante devido à bobina e o núcleo.
Nesses experimentos é proposta a análise do campo magnético gerado tanto pelos
ímãs, relativos ao experimento I, quanto pela bobina quando energizada, relativo ao
experimento II, pela observação da atração dos clipes e do comportamento da limalha de
ferro.
O professor poderá orientar os alunos a verificar a intensidade da indução magnética,
colocando uma folha de papel sobre a bobina com limalhas de ferro, comprovando a
intensidade do campo magnético. Também, o professor poderá estabelecer uma relação com o
experimento I no que se refere à intensidade do campo magnético, confirmado pelas limalhas
de ferro.
Esse tema de estudo sobre o eletromagnetismo, às vezes de difícil compreensão pelos
alunos, torna-se mais fácil quando se realiza uma análise como essa, proporcionando uma
melhor compreensão da indução magnética por meio dos resultados obtidos na realização das
atividades práticas que serão discutidas e registradas nos gráficos.
A.3 Atividade Experimental III - Experimento III - Força Eletromotriz Induzida
73
A.3.1 Objetivo
Verificar experimentalmente a variação do fluxo magnético e a indução da corrente
elétrica em uma bobina.
A.3.2 Materiais Utilizados
 01 Uma Bobina de 1200 voltas de fio condutor.
 01 Uma bobina de 600 voltas de fio condutor.
 01 Uma bobina de 400 voltas de fio condutor.
 01 Uma bobina de 200 voltas de fio condutor.
 01 Um ímã em forma de barra.
 01 Um Micro amperímetro ou um Multímetro analógico ou Digital.
 04 Cabos Banana.
A.3.3 Tempo de Duração
2 horas/aulas.
A.3.4 Problematização Inicial
Como gerar Eletricidade através da Força Eletromotriz Induzida?
A.3.5 Organização do Conhecimento
O cientista inglês Michael Faraday (1831), o qual realizou grande número de
experiências no século XIX, verificou a existência de vários fenômenos mostram o
aparecimento de uma força eletromotriz induzida (f.e.m) em um circuito elétrico. Faraday
ficou surpreso com o resultado do experimento de Oersted (1821), que estabeleceu uma
ligação entre os fenômenos elétricos e magnéticos, pelo fato da corrente elétrica em um fio
condutor criar um campo magnético ao redor deste. Para Halliday (2007, p. 252), “as
observações de Michael Faraday e de outros cientistas que levaram a essa lei eram a princípio apenas
ciência básica, interessantes por revelarem mais uma faceta do modo como o universo funciona”.
74
Em um dos seus experimentos construiu uma bobina e ligou os terminais do fio
condutor a um instrumento detector de pequenas corrente elétricas e, utilizando um ímã em
forma de barra, movimentou-o nas proximidades da bobina, na qual o instrumento acusava a
existência de corrente elétrica.
Nesse experimento, será feito uma aplicação da Lei de Faraday, a qual garante a
existência de um campo magnético variável, o que, consequentemente faz surgir um campo
elétrico induzido, o qual cria uma corrente que irá circular em um circuito elétrico fechado.
Quando a variação do fluxo é devida à variação do campo magnético, surge uma corrente com
um sentido tal que cria outro campo com tendência a neutralizar essa variação. A Lei de Lenz
afirma que o sentido da corrente induzida é tal que seus efeitos tendem sempre a se opor à
variação do campo que lhe deu origem.
Por meio desse experimento, o professor possibilitará aos alunos o estudo inicial da
indução eletromagnética, analisando de forma qualitativa, como o fluxo magnético variável é
capaz de induzir uma corrente elétrica na bobina, pelo movimento do ímã nas suas
proximidades. O aluno poderá movimentar o ímã nas proximidades da bobina, no interior e
fora da bobina, usando ou não um núcleo de ferro no seu interior, fazendo observações,
análises e interpretações, que irão gerar discussões nas interações, as quais poderão ser
mediadas e orientadas pelo professor, quando for necessário.
Faça a montagem conforme a figura 20 e analise discutindo com os seus colegas.
Figura 20: Movimento de um ímã próximo a uma bobina sem núcleo ligada a um
microvoltímetro
Fonte: Elaborado pelo autor
Faça a montagem conforme a figura 21 e analise discutindo com os seus colegas.
75
Figura 21: Uma bobina com um núcleo de ferro e um microvoltímetro
Fonte: Elaborado pelo autor
A.3.6 Aplicação do Conhecimento
Por que ocorre a deflexão do medidor do microvoltímetro rapidamente quando o
ímã é movimentado em frente à bobina?
A.3.7 Comentários
Após o estudo dos fenômenos magnéticos criados pelos ímãs e suas interações
diárias, o estudo do campo magnético criado por uma bobina energizada sem núcleo e com
um núcleo de ferro, confirmou a relação entre elas.
Depois de ter estudado sobre os ímãs, outros materiais, bússolas e limalha de ferro, o
aluno poderá avançar e perceber a relação desse tema com os experimentos realizados por
Faraday em seu estudo do fenômeno da indução eletromagnética. Assim, o conteúdo físico
das Leis de Faraday e de Lenz será abordado, evidenciando alguns aspectos relacionados ao
movimento do ímã, gerando uma corrente elétrica induzida associada ao campo magnético
variável e não fixo, como estudado anteriormente. Espera-se, desse modo, que os alunos
tenham uma compreensão clara dos fatores envolvidos no estudo dos respectivos fenômenos.
A.4 Atividade Experimental IV - Experimento IV - Experiência de Faraday Usando um
Diodo Emissor de Luz
76
A.4.1 Objetivo
Reconhecer o efeito da indução eletromagnética utilizando led, para confirmar a Lei
de Faraday e Lei de Lenz.
A.4.2 Materiais utilizados
 01 Uma Bobina de 1500 voltas de fio Condutor.
 01 Uma Bobina de 600 voltas de fio Condutor.
 01 Um Núcleo de ferro.
 01 Um Micro amperímetro ou um Multímetro Analógico ou Digital.
 06 Led comuns ou alto brilho.
 04 Cabos Banana.
A.4.3 Tempo de Duração
2 horas/aulas.
A.4.4 Problematização Inicial
De que forma pode-se detectar uma corrente induzida usando um sensor de luz, o
Diodo Emissor de Luz (Led)?
A.4.5 Organização do Conhecimento
O led é um diodo emissor de luz muito usado na eletrônica. Sua principal função é
emitir luz em equipamentos eletrônicos quando energizados diretamente polarizado, sejam
eles produtos de microeletrônica, como sinalizador de avisos, ou em algum equipamento
maior, como o semáforo e outros. Mas não é uma luz como se vê no dia a dia, é uma luz
estreita produzida pelas interações energéticas do elétron, na qual o processo é chamado de
eletroluminescência.
Ao se aproximar o polo de um ímã de uma bobina com um núcleo de ferro que se
encontra em repouso no interior da bobina, observa-se o aparecimento de uma corrente
induzida nessa bobina, detectada pela emissão rápida de luz do diodo. Se interromper o
77
movimento do ímã, a corrente desaparece imediatamente e o led apagará. Mas ao afastar o
ímã, a corrente tornará a aparecer na espira, porém em sentido contrário ao anterior, não
acendendo o led, pois ficará com uma polaridade (positivo e negativo) contrária.
Figura 22: Duas bobinas com o núcleo confeccionado pelos alunos e dois núcleos de ferro
sobre a mesa
Fonte: Elaborado pelo autor
Se o led não acender, deverá ser usada uma bobina, que poderá ser construída
enrolando 1000 voltas de fio condutor de 28 mm², num tubo de PVC de 40 mm e colocado
um núcleo de ferro retangular, que pode ser encontrado em ferro velho, no seu interior. A
colocação do núcleo de ferro maciço no interior da bobina irá aumentar a intensidade do
campo magnético total na bobina. Caso não seja possível usar a bobina sugerida, poderão ser
usados vários ímãs neodímio ou de HD de computadores ligados entre si, para aumentar o
campo magnético e gerar a luminosidade do led, indicando corrente induzida.
Figura 23: Três Led coloridos
Fonte: Elaborado pelo autor
Faça a montagem conforme a figura 24 e analise discutindo com os seus colegas.
78
Figura 24: Movimento de um ímã em forma de barra no interior de uma bobina ligada a
um diodo emissor de luz (led)
Fonte: Elaborado pelo autor
Movimente um ímã de forma lenta e rápida nas proximidades de uma bobina
ligada a um led e observe. Coloque um núcleo de ferro no interior da bobina e movimente o
ímã nas proximidades do núcleo.
Figura 25: Desenho em corte do diodo emissor de luz (led), com pólos positivo (anodo) e
negativo (catodo)
Fonte: Elaborado pelo autor
O aluno poderá fazer a ligação de led em paralelos com as polaridades invertidas e
movimentar o ímã nas proximidades da bobina, observando a luminosidade do mesmo.
Quando o ímã da bobina de aproxima um led com uma determinada polaridade ele acenderá;
e quando se afastar o ímã, o led com polaridade invertida acenderá também, indicando em
ambos a presença de corrente induzida. Poderá ser usada uma base para montagem do led
chamada de protoboard, que é uma placa de ensaio ou matriz de contato composta com furos
ou orifícios e conexões condutoras para montagem de circuitos elétricos experimentais.
A.4.6 Aplicação do Conhecimento
Por que o Led acender quando se movimenta um ímã de forma rápida próximo ao
núcleo de uma bobina?
79
A.4.7 Comentários
Esse experimento mostra importantes aspectos relacionados à luminosidade de um
led, quando um ímã é movimentado próximo a uma bobina com o núcleo de ferro. Devido à
utilização do led, como uma novidade nesse experimento, é mostrado o seu efeito luminoso,
para analisar e interpretar a corrente elétrica induzida numa bobina. Esse efeito utilizado pelo
diodo emissor de luz irá proporcionar os alunos a compreensão e interesse de forma mais
clara do fenômeno observado.
Como sugestão o professor poderá fazer a utilização de bobinas com uma maior
quantidade de voltas de fio condutor, ou seja, maior número de espiras, usando ao invés de
um núcleo de ferro, um ímã no interior da bobina para observar o efeito luminoso mais
intenso no led. Pode-se inclusive, usar led de alto brilho de cores diferentes, orientando os
alunos na realização de novos experimentos com led para análise e interpretação.
A aplicação desse método na sala de aula, utilizando o diodo emissor de luz, poderá
contribuir para o desenvolvimento crítico dos alunos e o interesse pelo método experimental,
com base no conhecimento científico, mostrando a presença da corrente induzida no led pelo
movimento do ímã próximo à bobina.
Percebe-se que este experimento possui uma forte ligação com o experimento
anterior devido à variação do campo magnético, pelo movimento do ímã, criando uma
corrente induzida que circula no led e produz a sua luminosidade.
A.5 Atividade Experimental V - Experimento V – Levitação Magnética: Uma Aplicação
do Eletromagnetismo
A.5.1 Objetivo
Estudar os fenômenos da indução eletromagnética, quando a corrente elétrica
induzida é aplicada bruscamente no enrolamento secundário com um valor muito elevado,
fazendo o anel saltar.
A.5.2 Materiais Utilizados
 01 Uma Bobina de 200 a 1000 voltas de fio condutor.
 01 Um anel de alumínio fechado com espessura fina.
80
 01 Um anel de cobre fechado com maior espessura.
 01 Um anel de alumínio aberto.
 01 Fio de cobre fechado.
 06 Cabos de ligação Banana-Banana.
 01 Fonte de alimentação alternada regulável de 0-240 V ou um transformado de 127
/24 V.
 01 Núcleo de ferro comprido para introduzir o anel.
A.5.3 Tempo de Duração
2 horas/aulas.
A.5.4 Problematização Inicial
Como o anel de alumínio pode ficar suspenso em um núcleo de ferro?
A.5.5 Organização do Conhecimento
A partir de um modelo experimental simples, pode-se mostrar que o peso de uma
argola metálica de alumínio pode ser equilibrado pela ação de forças magnéticas que
produzem a sua “levitação”, colocado no secundário de um transformador.
Dessa forma, pode-se fazer um estudo de um transformador desmontável contendo
um enrolamento condutor no circuito primário e secundário, constituído por um núcleo de
ferro, sendo um exemplo de dispositivo capaz de gerar um campo magnético, quando uma
corrente elétrica circula por este enrolamento secundário.
O professor deverá orientar para os cuidados que se deve ter na realização do
experimento. A tomada utilizada deve ser protegida diretamente por um disjuntor de 20 A ou
30 A. Outro cuidado é posicionar a bobina em um local onde acima dela não haja luminárias e
lâmpadas no teto. Para melhorar o desempenho do experimento poderá ser trocado a bobina
principal por outra de menor número de espiras, ou ligar a tomada de 220 V, que deverá ter
um disjuntor para protegê-la.
Esse experimento possibilita uma discussão de alguns importantes aspectos que
envolvem o eletromagnetismo, como a Lei de Indução de Faraday, a Lei de Ampère e a Lei de
81
Lenz. Acredita-se que os alunos tenham um maior interesse em compreender o fenômeno
observado, o que vai criar uma intensa participação dos mesmos.
Na figura abaixo, uma bobina é ligada em uma fonte de tensão variável chamada de
varivolt, aplicando uma tensão alternada de aproximadamente 20 volts. Em substituição a
fonte de tensão alternada variável, poderá ser usado um transformador vendido em lojas de
componentes eletrônicos, com uma tensão de transformação de 127 volts, para um valor
próximo de 20 a 40 volts.
O professor deverá discutir com os alunos ao realizar o experimento o que ocorre
com o anel de alumínio mais fino, o mais grosso e o que irá ocorrer com o anel aberto.
Faça a montagem conforme a figura 26 e analise discutindo com os seus colegas.
Figura 26: Bobina com um núcleo de ferro usando um anel de alumínio fechado e
aberto, ligado à rede Elétrica a uma fonte de tensão alternada
Fonte: Elaborado pelo autor
A.5.6 Aplicação do Conhecimento
Por que motivo o anel não saltará, caso o anel de alumínio fechado seja substituído por
um que não esteja fechado?
A.5.7 Comentários
Analisando alguns aspectos da Lei de Faraday e Lei de Lenz, o experimento mostra a
importância de objetos que podem ficar suspensos devido à variação do fluxo magnético, pela
indução de uma corrente elétrica no secundário do transformador. Deve ser observado que,
82
quando o anel de alumínio está aberto, colocado no núcleo de ferro, ele não saltará devido à
interrupção da corrente elétrica, pelo fato de não formar um circuito fechado.
A lei de Lenz está aplicada nesse experimento, pelo fato da corrente induzida ter
sentido oposto ao sentido da variação do campo magnético, gerando uma força de repulsão
que surge no anel, fazendo-o saltar.
A finalidade desse experimento é apresentar uma explicação qualitativa para o anel
de Thompson, com os efeitos atrativos e repulsivos sobre ele. Os alunos com a orientação do
professor poderão analisar o efeito magnético e as interações de objetos sob a ação da indução
eletromagnética, podendo usar uma bobina solta, um anel metálico de alumínio fechado ou
aberto, um fio condutor de cobre fechado, para fazer uma análise mais detalhada.
A.6 Atividade Experimental VI - Experimento VI – Princípio de Funcionamento de um
Transformador pelo Fenômeno da Indução Eletromagnética
A.6.1 Objetivos
 Estudar o fenômeno da indução eletromagnética aplicada ao transformador, para
reconhecer o efeito magnético da indução da corrente induzida e da força eletromotriz
induzida como proposto por Faraday;
 Medir as grandezas de resistência elétrica das bobinas desligadas, tensão elétrica e
corrente elétrica nas bobinas primárias e secundárias energizadas;
 Descrever o princípio de funcionamento do transformador elétrico, verificar e analisar
a influência da indução eletromagnética quando desliga e liga uma chave mecânica,
aplicando uma tensão continua no enrolamento primário.
A.6.2 Materiais Utilizados
 01 Bobina de 600 voltas de fio condutor.
 01 Bobina de 200 voltas de fio condutor.
 01 Um multímetro digital.
 06 Cabos de ligação banana-banana.
 01 Suporte para fixar o núcleo de ferro.
 01 Ímã permanente em forma de barra.
 01 Chave liga-desliga.
83
 01 Fonte de tensão contínua 3,0 volts.
A.6.3 Tempo de Duração
2 horas/aulas.
A.6.4 Problematização Inicial
De que forma um transformador pode elevar ou reduzir uma tensão elétrica baseado
nas Leis do Eletromagnetismo?
A.6.5 Organização do Conhecimento
Essa atividade somente deverá ser realizada após o desenvolvimento de todos os
outros experimentos, como indicativo da compreensão do campo magnético e sua influência
nos materiais, observados na descrição feita pelos alunos por meio de um modelo mais
próximo do científico.
Nas
diversas
instalações
elétricas,
equipamentos
elétricos
e
produtos
eletroeletrônicos utilizados nas residências é necessário o uso de uma menor tensão da rede
elétrica. Portanto, diante dessa situação, é preciso usar um dispositivo denominado
transformador.
Os transformadores são dispositivos elétricos de natureza estática, responsáveis por
realizar o controle do valor da tensão alternada, aumentando ou diminuindo o valor da
voltagem elétrica, efetuando o transporte dessa energia elétrica do enrolamento primário para
o enrolamento secundário por meio da indução eletromagnética
Figura 27: A figura mostra um transformador com duas bobinas e um núcleo de ferro
Fonte: Elaborado pelo autor
84
Esse experimento consiste em uma atividade que usa um transformador com um
núcleo de ferro maciço, duas bobinas móveis, uma chave liga-desliga com uma fonte de
tensão contínua e alternada, para fazer um estudo mais detalhado da indução eletromagnética
aplicada ao transformador.
A realização de atividades utilizando tensões alternadas nem sempre é abordada no
ensino médio, em virtude das dificuldades operacionais que não permite a realização. Uma
forma de contornar essa dificuldade é a observação por parte do professor na montagem do
experimento, somente permitindo a ligação após conferência e autorização.
Observando a figura 27, verifica-se que a bobina do enrolamento primário possui
1200 voltas de fio 28 mm², e a bobina do secundário possui 800 voltas de fio 28 mm². O
núcleo é de ferro maciço. O material usado para enrolar as bobinas é um tubo de PVC de 40
mm. Usando uma cola de madeira, poderá ser colado um ralo de PVC pequeno ou uma roda
de PVC usado em tubos de linha de costura colado no tubo de PVC de 40 mm. Entre todas as
voltas de fio deverá ser isolado com fita crepe ou fita adesiva qualquer. Orienta-se raspar as
pontas do fio que será soldado aos fios externos de cor vermelha e cor azul que aparece na
figura 28.
Figura 28: Transformador desmontável construído pelos alunos
Fonte: Elaborado pelo autor
Nesse experimento poderá ser aplicada uma fonte de tensão contínua por meio de
uma chave liga-desliga. Quando a chave é fechada ou aberta, um instrumento, como o
miliamperímetro ou um multímetro na escala de mil amperes, poderá detectar uma variação
rápida de corrente elétrica induzida, ora em um sentido, ora em sentido contrário. Mas quando
a chave permanece aberta ou fechada não se observa nenhuma variação do ponteiro do
instrumento, indicando que a corrente induzida e a força eletromotriz induzida é nula.
85
Os alunos poderão medir o valor da resistência da bobina do enrolamento primário e
do enrolamento secundário desligados, usando o multímetro para comparar o valor medido
com a quantidade de espiras dos respectivos enrolamentos. Esses poderão fazer a medida de
tensão no enrolamento secundário usando o multímetro na escala apropriada.
Faça a montagem conforme a figura 29 e analise discutindo com os seus colegas.
Figura 29: Transformador com um núcleo de ferro maciço e uma chave ao lado
Fonte: Elaborado pelo autor
A.6.6 Aplicação do Conhecimento
Por que ocorre a indução no enrolamento secundário do transformador?
A.6.7 Comentários
Esse experimento mostra a importância da indução eletromagnética aplicada ao
estudo do funcionamento e o comportamento de um transformador com o secundário aberto,
isto é, sem carga, e também a importância da variação do fluxo magnético e a consequente
corrente induzida para o mesmo funcionar.
Usando o multímetro na escala apropriada, é possível medir a resistências dos
enrolamentos primário e secundários, fazendo uma comparação com o número de espiras dos
enrolamentos. Os alunos podem fazer medição de tensão e corrente, no enrolamento
secundário, com a ajuda do professor, para certificarem da indução da corrente e tensão nesse
enrolamento, comprovando a variação do campo magnético do transformador.
Aplicando uma tensão contínua no enrolamento primário do transformador e
realizando a medição no enrolamento secundário, é possível certificar a não variação do
86
campo magnético, pelo fato de não haver corrente induzida e nem uma tensão induzida nesse
enrolamento.
Ocorrerá uma variação do campo magnético no momento em que ligar e desligar a
chave, podendo ser visualizado quando se colocar um multímetro na escala de corrente em
mil ampères. Isso comprovará os efeitos da indução eletromagnética presente no cotidiano
quando se liga e desliga uma chave para acender uma lâmpada.
87
APÊNDICE A: Coleta de Dados
B.1 Resultado da aplicação da Pesquisa no Laboratório de Física
O quadro 2, a seguir, apresenta um exemplo das respostas da problematização inicial
do experimento II: O que é indução magnética e qual a sua origem? Após a socialização dessa
pergunta, os alunos registraram individualmente suas respostas em uma folha de papel,
entregando ao professor posteriormente.
O quadro traz de forma simplificada as respostas semelhantes sobre o conteúdo
desenvolvido na realização do experimento. Essas respostas foram utilizadas para se fazer a
análise do material coletado na respectiva pesquisa, utilizando-se a técnica de Análise de
Conteúdo de Bardin.
Para o registro dessas respostas, levou-se em consideração a influência das reflexões
realizadas nos grupos pela interação entre os pares na formalização do conhecimento. No
desenvolvimento das atividades foram detectados alguns erros na descrição dos alunos, como
se verifica nos textos das figuras referentes às respostas da problematização inicial e aplicação
do conhecimento. Isso se deve aos momentos de distração, às discussões geradas e, ainda, às
conversas de outros alunos, interferindo na descrição do colega.
Foram selecionadas as respostas com elementos semelhantes, de acordo com a
simbologia apresentada no quadro 2, como se observa na legenda abaixo:
1(*) - É o campo magnético gerado na bobina pela organização do “ímã elementar” de um
material ferromagnético. (Respostas semelhantes de 6 alunos).
2(.) - Indução magnética é quando um ímã se aproxima com certo “movimento de uma
bobina”. (Respostas semelhantes de 3 alunos).
3(ₒ) - A indução magnética ocorre ao receber a corrente alternada criando um campo
magnético devido à “alteração do fluxo”. (Respostas semelhantes de 5 alunos).
4 (●) - Indução magnética é quando o campo magnético gera uma “corrente induzida”.
(Respostas semelhantes de 3 alunos).
5(Ø) - A criação de um campo magnético através da “energia elétrica”. (Resposta de 1 aluno).
6(∆) - Quando é criado uma “corrente contrária a convencional”, a fim de manter o fluxo
magnético. (Resposta de 1 aluno).
88
Quadro 2: Representação das respostas dos alunos por categoria de análise de conteúdo
do experimento II
Respostas
Nº
Respostas dos Alunos da Problematização Inicial
Semelhantes
Indução Magnética é quando utiliza-se do magnetismo para
1
organizar, por exemplo, ímãs elementares, tendo sua origem do *
campo magnético.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A indução magnética consiste em organizar os ímãs elementares,
criando um campo magnético.
Indução magnética é originada pelo campo magnético e acontece
quando o magnetismo é utilizado para orientar os pequenos ímãs.
Quando usa o magnetismo de forma que alinham os ímãs
elementares.
Indução magnética é quando um ímã se aproxima com certo
movimento de um corpo magnetizado (uma bobina).
O campo magnético gerado pela bobina dá início ao processo
magnético no ferro, devido à ordenação dos ímãs elementares.
A indução magnética varia o fluxo e cria uma atração de um corpo
ferromagnético por um corpo magnetizado.
*
*
*
.
*
ₒ
●
É quando o campo magnético gera uma corrente elétrica induzida.
Se a bobina gera um campo magnético pela corrente elétrica, os
materiais próximos a ela são atraídos e altera o fluxo.
Indução magnética é quando o campo magnético gera uma corrente
induzida.
Quando o núcleo de ferro gera o ferromagnetismo, cuja atração é
maior variando o fluxo.
ₒ
●
ₒ
A indução magnética é quando o campo magnético gera uma
12
corrente induzida e a indução magnética tem sua origem no campo ●
magnético.
Indução magnética é o aumento de um campo magnético através da
13
movimentação
de
um
ímã
próximo
a
um
material
de .
ferromagnético.
14
A criação de um campo magnético através da energia elétrica.
Ø
15
Indução magnética é uma corrente que é produzida quando há ₒ
89
variação de fluxo em uma região.
16
17
18
19
Quando é criado uma corrente contrária a convencional, a fim de
manter o fluxo magnético.
É quando ocorreu movimento de um ímã, devido à aproximação e
afastamento do ímã.
A indução magnética ocorre ao receber a corrente alternada criando
um campo magnético devido à alteração do fluxo.
É o campo magnético gerado na bobina pela organização do ímã
elementar de um material ferromagnético.
∆
.
ₒ
*
Fonte: Elaborado pelo autor
B.1.1 Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, do
Experimento I realizado no dia 25 de novembro de 2015
Figura 30 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno A
Fonte: Elaborado pelo autor
90
A resposta do aluno chamada de P1 se refere à problematização inicial

Transcrição da figura 1.
Problematização inicial(tempo: 7 min 34 seg)
No caso de televisão, o campo magnético criado pelo ímã causa interferência, uma vez
que interfere no “caminho” dos elétrons, desviando do “destino”, atraindo-os para seu próprio
campo.
Aplicação do conhecimento



O campo magnético gerado pelo ímã, são as cargas elétricas em movimento, e no caso
do ímã, o campo é ilustrado” pelas linhas de indução, que fluem passando do polo sul
magnético para o norte magnético(2 min e 53 seg)
As limalhas de ferro servem para “ilustrar” os campos magnéticos gerados pelo ímã,
se alinhado aos polos norte e sul e ás linhas de indução(1 min e 23 seg)
A agulha da bússola adquire a direção norte-sul, pelo fato da agulha se alinhar ao
campo magnético da terra, apontando para o norte magnético que coincide com o sul
terrestre e apontando para o sul magnético que coincide com o norte geográfico(4 min
e 2 seg)
91
Figura 31 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno B,
Experimento I
Fonte: Elaborado pelo autor

Transcrição da figura 2.
92
“Problematização
O campo magnético gerado pelo imã interfere nos equipamentos utilizados diariamente, como
bússolas, televisão e outros porque altera a órbita dos elétrons e causa anomalias nas correntes
destes equipamentos.
Especificamente com a televisão, os campos magnéticos gerados por bobinas de
deflexão que envolvem o tubo de imagem, direcionam os elétrons desviando-os vertical ou
horizontalmente.
Aplicação dos Conhecimentos
1-Imãs são materiais feitos apartir de alguns metais. Alguns imãs são responsáveis pelos
campos magnéticos que são a região formada por esses metais onde apresentam interações
magnéticas
2- As limalhas de ferro são utilizadas para auxiliar na observação dos campos magnéticos pois
são lascas de ferro que não possuem magnetização e quando expostas ao magnetismo
possuem interações magnéticas.
3- O planeta Terra funciona como um imã e como os polos opostos se atraem, quando uma
bússola é colocada em qualquer lugar do planeta o ponteiro do norte para a região de
polaridade que o atrai.
Sendo assim em qualquer lugar que a bússola estiver o ponteiro será atraído para o
norte.”
93
B.1.2 Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, do
Experimento II realizado na data 16/01/2016
Figura 32 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno C
Fonte: Elaborado pelo autor
A questão descrita anteriormente se refere a aplicação do conhecimento. O tempo de
montagem se refere a montagem do experimento.

Transcrição da figura 3.
“Data: 16/01/2016
Experiência II –Experimento II – Indução magnética
Problematização inicial
94
O que é indução magnética e qual a sua origem?
Indução magnética é originada pelo campo magnético e acontece quando o magnetismo é
utilizado para orientar os ímãs elementares, por exemplo.
Tempo: 04:08
Montagem 1:11:40; Montagem 2:04:31
Porque no experimento com o núcleo de ferro os clipes possuem uma maior atração a esse
núcleo?
Pois o núcleo é ferromagnético e quando aplica-se a corrente ele se magnetiza.
Tempo:02:00”
Figura 33 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno D,
Experimento II
Fonte: Elaborado pelo autor
O número 1 e 2 se referem a aplicação do conhecimento.

Transcrição da figura 5.
95
Exp.: II
“P.I.(Problematização Inicial)
Indução magnética é uma corrente que é produzida num campo quando há variação da
corrente convencional, ela vem em oposição.
Tempo estimado: 4 min 35 seg
1 – O fato observado foi que quando ligado somente a bobina sem o núcleo, a atração do clipe
foi menor do que quando ligado com o núcleo.
Quando aplicado tensão contínua, pode-se perceber que quando o clipe é aproximado, não
ocorre uma ocilação/tremor que ocorre na corrente alternada, e há mais atração na corrente
contínua.
2 – No experimento com o núcleo de ferro ocorre mais atração nos clipes pois o núcleo
quando ligado na bobina, é eletrizado, fazendo com quer a atração dos clipes seja maior”.
96
B.1.3 Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, do
Experimento III realizado na data 16/01/2016
Figura 34 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno E,
Experimento III
Fonte: Elaborado pelo autor
A questão descrita anteriormente se refere a aplicação do conhecimento.

Transcrição da figura 4.
“Experimento III – Força eletromotriz induzida
Problematização inicial
Como gerar eletricidade através da força eletromotriz induzida?
Movimentando ímãs próximos á uma bobina.
Tempo:02:35
Tempo:
97
Montagem 1:05:40
Montagem 2:02:50
Questão
Porque quando um ímã é movimentado em frente á uma bobina o ponteiro do mivro
amperímetro movimenta rapidamente?
A movimentação do imã gera uma corrente, no nosso experimento chegamos a 4,6 mA.
Quando o ímã se aproxima é positiva, quando se afasta é negativa.
Tempo:01:15”
Figura 35 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno F,
experimento III
Fonte: Elaborado pelo autor
A questão 3 se refere a aplicação do conhecimento.

Transcrição da figura 5.
“Experiência III
Problematização inicial
98
Para haver/gerar eletricidade através da força eletromotriz induzida é preciso que haja uma
alteração do fluxo em função do tempo gasto.
Tempo: 2 min e 05 segundos.
Questão 3:
O microamperímetro altera o ponteiro quando movimenta o íma porque, o íma gera uma
alteração do fluxo, que faz com que a bobina crie uma corrente induzida, é possível perceber
que quando o íma se aproxima da bobina, o microaperímetro fica positivo, e quando é
afastado fica negativo”.
99
B.1.4 Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, do
Experimento IV E V realizado na data 20/01/2016
Figura 36 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno G,
experimento IV e V
Fonte: Elaborado pelo autor
A resposta da prática número 4 e 5 se refere a aplicação do conhecimento.
100

Transcrição da figura IV e V.
Data: 20/01/2016
4Tempo da Problematização: 7 min e 46 s
,,
,,
Realização da Prática: 04 min e 7 s
,,
,,
Resposta: 2 min e 47s
Resposta da problematização:
É possível detectar uma corrente induzida ao movimenta-se um imã nas proximidades de uma
bobina, e que gera um fluxo magnético, fazendo com que o led acenda.
Resposta da prática:
Ao movimentar-se o imã de forma rápida próximo ao núcleo de uma bobina, o campo
magnético produzido pelo imã produz uma variação magnética interna, corroborando para o
acendimento do led.
Prática 5
Tempo da Problematização: 2 min e 8 s
,,
,,
Realização da Prática: 8 min e 20 s
,,
,,
Resposta: 3 min
Resposta da problematização:
O anel de alumínio ficará suspenso num núcleo de ferro se ele estiver fechado.
Resposta da prática:
A causa do anel não saltar baseia-se no fato do circuito estar aberto e portanto não possui
corrente induzida no meio.
101
Figura 37 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno H,
experimento IV e V
Fonte: Elaborado pelo autor
A resposta do experimento 5 e do experimento 6 se refere a aplicação do conhecimento da
aluna Izabela Carolina Pereira Braga.
 Transcrição da figura IV e V.
Prática 4
Tempo da Problematização: 7 minutos e 46 segundos
Tempo da realização da Prática: 4 minutos e 07 segundos
102
Tempo da resposta: 2 minutos e 47 segundos
Resposta da problematização
A forma que pode-se detectar uma corrente induzida utilizando um sensor de luz, pelo
movimento de um ímã nas proximidades de uma bobina ligada a um led
Respostas
O led acende quando se movimenta um ímã rapidamente próximo ao núcleo de uma bobina
pois produz uma corrente eletromagnética induzida.
Prática 5
Tempo da Problematização: 2 min e 8 s
,,
,,
Realização da Prática: 8 min e 20 s
,,
,,
Resposta: 3 min
Resposta da problematização:
O anel de alumínio pode ficar suspenso se ele for fechado.
Resposta
O anel aberto não salta pois tem um circuito aberto e por isso não ocorre uma corrente
eletromagnética induzida.
103
B.1.5 Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, do
Experimento VI realizado na data 27/01/2016
Figura 38 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno I,
experimento VI
Fonte: Elaborado pelo autor
A resposta da atividade se refere a aplicação do conhecimento.

Transcrição da figura VI.
Prática: 6
Tempo Problematização: 6 minutos e 59 segundos
Tempo da resposta: 9 minutos e 11 segundos
Tempo da prática: 5 minutos e 34 segundos
104
Problematização: A variação do fluxo magnético em uma espira gera uma força eletromotriz,
essa força é somada com o aumento do número de espiras. Assim, atenção elétrica em um
transformador pode ser elevada ou reduzida de acordo com a proporção de espiras presentes.
Resposta da atividade:
Ao ligar enrolamento primário em uma fonte de tensão alternada, a corrente gerada
ocasionará o aparecimento de um campo magnético induzido e variável. Esse campo
magnético variável induz, no enrolamento secundário, a formação de uma tensão alternada.
Figura 39 - Respostas da problematização inicial e aplicação do conhecimento, Aluno J,
experimento V
Fonte: Elaborado pelo autor
A resposta, se refere a aplicação do conhecimento.

Transcrição da figura VI.
Prática 6
Tempo Problematização: 6 minutos e 59 segundos
Tempo da resposta: 5 minutos e 34 segundos
Tempo da prática: 9 minutos e 11 segundos
105
Resposta da problematização: A tensão elétrica em um transformador pode ser aumentada ou
diminuída proporcionalmente de acordo com o número de espiras presentes. Uma força
motriz é gerada a partir da variação do fluxo magnético em uma espira, e tal força é somada
com o aumento do número de espiras.
Resposta: Porque há variação de campo magnético onde o enrolamento primário gera corrente
elétrica para o rolamento secundário.
106
APÊNDICE B: Slides dos experimentos da Indução Eletromagnética
Experimento I
1.1.Campo Magnético Gerado por Imãs
Slide 1: Ímãs e Interações Magnéticas
O ímã é um objeto muito intrigante capaz de interagir com
alguns tipos de materiais, atraindo ou repelindo-os. Se você já
utilizou um ímã, deve ter percebido que ele pode atrair objetos
como pregos, clips, alfinetes e outros materiais. As figuras
mostram uma ilustração de um ímã em forma de ferradura e as
ma
linhas de campo magnético em torno de um
ímã em forma de barra.
.
.
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por ALVARENGA; MÁXIMO, 2000
1.2 “Linhas de Campo Magnético”
Slide 2: Linhas de Campo Magnético
São linhas representativas do campo magnético formado em
torno do ímã. O conceito de linhas de indução foi proposto pelo
físico inglês, Michael Faraday (1791-1897). Nas figuras são
representadas as linhas de campo magnético em um ímã e
limalhas de ferro em torno de um ímã.
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por ALVARENGA; MÁXIMO, 2000
107
1.3 “Atração e Repulsão entre os Ímãs”
Slide 3: Representação das interações entre os ímãs
Os ímãs possuem dois pólos conhecidos como pólo norte e pólo
sul magnético. O pólo sul atrai o pólo norte e vice-versa. O pólo
sul repele o pólo sul e pólo norte repele o pólo norte. As figuras
representam ímãs com suas forças de atração e repulsão.
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por ALVARENGA; MÁXIMO, 2000
1.4 “Ímã Natural”
Slides 4: Ímã Natural representado por uma pedra chamada de magnetita
Os ímãs encontrados na natureza são rochas de materiais
ferromagnéticos compostos de magnetita (mineral
magnético natural), tetraóxido de triferro (Fe3O4). O
nome, magnetita vem da região onde a mesma era
antigamente encontrada, que era a Magnésia (região da
Grécia), e magnésia quer dizer "lugar das pedras
mágicas", pois estas pedras "magicamente" atraiam-se.
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por ALVARENGA; MÁXIMO, 2000
108
1.5 “A Bússola”
Slide 5: A Bússola
A propriedade magnética é a capacidade que um objeto possui em atrair ou
repelir outros materiais. A bússola é um instrumento muito importante para a
orientação em geral e também pode ser usada como detector de materiais
magnéticos. A figura acima mostra uma bússola simples que poderá detectar
campos magnéticos, principalmente o campo Terrestre. Este instrumento de
orientação magnética é constituído basicamente por
dois elementos: uma agulha imantada e um suporte
que permite a agulha girar livremente em torno de
seu eixo.
Fonte: Elaborado pelo autor
Experimento II
2.1 “Indução Magnética.”
Slide 6: Bobinas com um núcleo e duas barras de ferro maciço sobre a mesa
A indução magnética é o fenômeno na qual um corpo se
imanta quando é colocado próximo de um ímã ou pela
corrente elétrica.
Assim, uma bobina quando energizada adquire um campo
magnético H e por outro lado, uma barra ferro, produz um
campo magnético M. A soma dos dois campos produz um
campo magnético resultante maior.
A figura mostra duas barras de ferro e duas bobinas com
um núcleo de ferro que podem ser energizadas e
adquirirem propriedades magnéticas.
Fonte: Elaborado pelo autor
109
Experimento III
3.1 “A Força Eletromotriz Induzida.”
Slide 7: Indução Eletromagnética gerada pelo movimento de um ímã
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por Wolski, 2007
Experimento IV
4.1 “Experiência de Faraday Usando um Diodo Emissor de Luz”
Slide 8: Diodo Emissor de Luz em corte e aceso
O Led é muito utilizado em produtos eletrônicos,
como sinalizador de avisos, mas também em
semáforos de trânsito, além de painéis, em cortinas,
em outdoors, sinalização de equipamentos,
iluminação de telas de cristal líquido e lanternas
portáteis.
Fonte: Elaborado pelo autor
110
Experimento V
5.1 “Anel de Thompson”
Slide 9: Anel de alumínio fechado suspenso em um núcleo
Uma interessante demonstração sobre
o eletromagnetismo é a “levitação
magnética” de uma argola de alumínio.
Uma argola é posicionada ao redor de
um longo núcleo de ferro-doce,
instalado em uma bobina que é
alimentada com tensão alternada. Essa
demonstração é conhecida como “anel
saltante” ou “anel de Thompson”, em
homenagem ao físico norte-americano
Thompson, que a inventou no século
XIX.
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por Wolski, 2007
Experimento VI
6.1 “A Indução Eletromagnética Aplicado aos Transformadores.”
Slide 10: Núcleo de um transformador e Forma de Onda Alternada proveniente da rede
elétrica
As figuras acima representam a aplicação da indução
eletromagnética no núcleo dos transformadores e na figura
abaixo uma forma de onda de corrente alternada que pode ser
aplicada no enrolamento primário de um transformador.
Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado por Wolski, 2007