Eletromagnetismo no Ensino Médio

OBJETIVO GERAL:.Estudar o conteúdo de Eletromagnetismo partindo das concepções prévias dos alunos, e utilizando atividades específicas que foram preparadas e estudadas detalhadamente no nosso grupo de pesquisa.

INSERIR QUADRO DOS CONCEITOS ABORDADOS E ATIVIDADES PRINCIPAIS E AVALIAÇÃO

DESENVOLVIMENTO DAS AULAS

1º Bimestre (fevereiro, março e abril) teremos aproximadamente l6 a l8 aulas: Eletrodinâmica.

Conteúdo: Corrente elétrica. Atividade principal: Porque a lâmpada acende?

Objetivo: Conteúdo essencial para entender a eletrodinâmica. Discussão, estudo e pesquisa das atividades que tratam do modelo da estrutura dos materiais procurando compreender: Condutores e Isolantes; a condução de eletricidade em um circuito fechado.

1º e 2º aula: ACENDER A LÂMPADA.

OBJETIVO: Que o aluno perceba a necessidade de conectar adequadamente os elementos de um circuito simples para a produção do referido efeito. E também que perceba que existe “algo” circulando dentro do mesmo.

A aplicação da atividade favorece o estímulo e o envolvimento dos alunos para esse estudo.

PROCEDIMENTO: Dividir os alunos em grupos de 4(quatro). Distribuir os seguintes materiais para cada grupo de alunos:

__ 40 cm de fio fino flexível.

__ 1 lâmpada de 3V.

__ 3 pilhas pequenas de 1,5V.

Atividade 1) Solicitar aos grupos que façam ligações capazes de acender a lâmpada.

Considerando que os grupos na sua maioria conseguiram acender a lâmpada, questionar: por que a lâmpada acendeu?

A seguir pedir que façam uma representação (desenho) da montagem produzida. (30 minutos).

Solicitar que troquem os desenhos nos grupos, e façam uma anotação em seus cadernos das semelhanças e diferenças encontradas nos referidos desenhos. (l5 minutos).

Anotar na lousa as diferenças e semelhanças citadas pelos grupos e se possível indicar ou fixar ao lado as representações. Vou citar uma possível descrição dos alunos em relação as diferenças e semelhanças encontradas:

__Semelhanças:

• Todos os desenhos apresentam o material necessário.
• A maioria das representações mostra "algo” dentro ou ao redor dos materiais.

__Diferenças:

• As ligações para acender a lâmpada estão diferentes.
• As pilhas não estão devidamente conectadas e a lâmpada acende.

O que eu quero com as concepções e representações apresentadas pelos alunos?

• Valorizar as suas "falas” e as tentativas de acerto.
• Apontar a importância de aprender a observar e inferir, levando em consideração as semelhanças e diferenças que produzem efeitos e fenômenos físicos.

Através das falas e representações apresentadas pelos alunos, encaminhar uma discussão com a classe enfatizando as diferentes explicações, buscar a construção de modelos. Apresentar a idéia de modelo como sendo algo muito especial para a construção do conhecimento científico.

A discussão pode incluir perguntas como:

• O que fizeram para acender a lâmpada?
• Qual a necessidade e importância em "juntar" os materiais?
• Como são e onde estão os contatos necessários entre os elementos do circuito?

Vários alunos poderão responder questões do tipo:

• Que condições é preciso obedecer para acender a lâmpada?
• Os desenhos que fizeram podem representar realmente a lâmpada acesa? Explique como e por quê.
• A lâmpada acende? Justifique por que não acende.

Algumas possíveis respostas dos alunos a essas questões:

• Tem lâmpada separada do resto.
• Tem lâmpada que não está ligada.
• O lugar do fio na lâmpada está errado.
• A lâmpada está quebrada/queimada.

Vou solicitar aos alunos que façam novamente a montagem para a lâmpada acender. Em seguida, observar a montagem realizada e comparar com os desenhos representados. Um exemplo de diálogo que eu espero nesse momento:

Aluno: O meu desenho está errado. Tem lugar certo para juntar na lâmpada.

Profa.: Para que serve a pilha nesta montagem?

Aluno: A pilha dá energia para a lâmpada.

A partir de alguns desenhos deles, vou perguntar: "se ela manda energia e vocês acreditam que chega na lâmpada, como mostram as representações, o que acontece depois?"

Alunos: a lâmpada fica acesa.

Pergunto: Quanto tempo? Até quando? O que acontece com a energia depois que chegou na lâmpada? E como ela sai da pilha? Passa por onde? Qual o caminho?

Espero que eles sejam capazes de dizer: para acender a lâmpada foi necessário ligar adequadamente pilha, fio e lâmpada. Quando juntos e conectados, provocam o movimento de energia levada por algumas “coisas” dentro dos materiais acendendo a lâmpada e continuando durante um certo.

TAREFA

1) Desenhe: - 3 montagens com 1 fio - e 1 montagem com 2 fios que permitiram acender a lâmpada.

2) Quando o filamento de uma lâmpada incandescente se rompe, dizemos que ela “queimou”. Porque a lâmpada queimada não acende se a pilha continua ligada?

3)O que é um circuito elétrico? Descreva com suas palavras.

Este é o objetivo das duas aulas descritas

3º e 4ºaula: “algo que circula”: Corrente elétrica

OBJETIVO: Verificar através da tarefa o que conseguiram entender sobre circuito elétrico. Completar com outros exercícios para reforçar o conteúdo. Se o referido conteúdo estiver explicito para os alunos posso começar a questionar e pensar junto aos alunos o que está acontecendo dentro do circuito para produzir tal efeito. Por exemplo, dentro do fio, dentro da pilha, dentro da lâmpada.

PROCEDIMENTO: Verificar a tarefa de todos os alunos e anotar no diário. Fazer a correção na lousa da tarefa e discuti-las.

Fixar na lousa as representações de circuito que realizaram e retomar, confirmando a necessidade dos materiais estarem corretamente conectados para tal efeito.

Apontar nas representações indicações de algo ao redor ou dentro do circuito se deslocando.

Questionamentos: vocês mostram que a partir de juntarmos os materiais, tem algo em movimento o tempo todo até que separamos os materiais. Quem provocou isso nesses materiais? (Espero que eles respondam a pilha). A pilha sozinha produz o tal efeito encontrado na primeira aula? (eles provavelmente dirão que á filha dá força, energia). Então, o que é preciso para a pilha acender a lâmpada? O que está acontecendo dentro do fio, da lâmpada e da pilha?

Questões que os alunos devem responder:

1) Quando o filamento de uma lâmpada incandescente se rompe, dizemos que ela “queimou”. Explique porque isso acontece. Na lâmpada “queimada” espero que percebam que o circuito está aberto.

2) Quais partes da lâmpada e da pilha devem ser ligadas para que a lâmpada acenda?

3) Para que um circuito elétrico funcione é necessário que esteja fechado. O que isso significa?

4) Coloque mais uma lâmpada no circuito. Observe e descreva o que aconteceu.

Minha inteção é perceber se eles retomam a idéia de circuito.

5ª e 6ª AULA: ELETRÓLISE

OBJETIVO: Verificar se realmente o conceito de circuito elétrico está claro, verificando se compreendem que tem que haver algo circulando no circuito elétrico quando está fechado.

ATIVIDADE PARA DEMONSTRAÇÃO: a Eletrólise. O experimento será levado para a aula já montado.

Esse experimento foi feito por nós no grupo de pesquisa, quando desenvolvemos muitas observações, estudos e análises buscando entender seu funcionamento, seus efeitos e a circulação de cargas elétricas nesse sistema. A Eletrólise é muito utilizada na industria para banhar certos materiais, mas nosso interesse está voltado para o estudo de eletricidade e seus efeitos.

Questões para observação sobre o referido experimento:

1) Existe um circuito elétrico? Identifiquem todos os elementos que o caracterizam.

2) Observem o que está acontecendo com todos os elementos e os descrevam. (15 minutos)

O objetivo específico é verificar se os alunos perceberam a necessidade de aguma conexão entre os materiais fechando o circuito para que ocorra o efeito observado. Existem materiais que favorecem esse efeito e outros que não. Então: a matéria possui átomos, moléculas, elétrons. Como a eletricidade está se movimentando nesse sistema? Eles devem identificar os materiais condutores. Levarei livros didáticos para que possam fazer uma pesquisa.

Questões

1) O que ocorre numa eletrólise?

2) Como a eletricidade é conduzida no liquido e nos metais (sólidos)?

3) Explique o que são materiais condutores e isolantes.

7º e 8º aula: Pilha

OBJETIVOS:

1) Construir um modelo de pilha elétrica

2) Entender por que os metais são colocados nas soluções contendo íons do mesmo metal.

3) Verificar o potencial de oxidação.

4) Reconhecer o mecanismo da reação que ocorre na pilha Cu/Zn

• Notar o que acontece com as lâminas utilizadas e com as soluções?
• Verificar que, ao mesmo tempo, a lâmina de cobre fica mais espessa, em conseqüência dos átomos de cobre.
• Comprovar que o material escuro observado nas placas é cobre metálico.
• Entender qual lâmina fornece elétrons e qual solução recebe esses elétrons.
• Conceituar pólo positivo (cátodo) e negativo (ânodo).

5) Entender que é indispensável que as reações aconteçam para manter a corrente elétrica.

6) Perceber por que é necessário lixar as lâminas utilizadas.

7) Enternder o papel da ponte salina – como ela funciona?

8) Conceituar Força eletro motriz.( f.e.m)

Procedimento: cada grupo receberá o material necessário para a construção da pilha. Vou passar na lousa as instruções de como montar a mesma e também encaminhar para observar o que está acontecendo durante e depois de efetuarem a montagem, fazendo questionamentos; vou ouvi-los sempre encaminhando para os objetivos propostos da aula.

9ª e 10ªAULA: CORRENTE ELÉTRICA

OBJETIVO: aprofundar e conceituar formalmente a corrente elétrica, com base no movimento dos elétrons livres nos materiais condutores de um circuito elétrico.

PROCEDIMENTO: Síntese na lousa das respostas e representações dos alunos para as situações estudadas nas aulas anteriores, partindo da idéia de por que a lâmpada acendeu. Traçar relações como:

• a matéria é composta de átomos, existem modelos que explicam o comportamento dos átomos para diferentes materiais.
• nos metais ocorrem as ligações metálicas, proporcionando um número grande de elétrons que podem se mover ao longo da estrutura formada; esse movimento é chamado de aleatório. É importante lembrar que o elétron é um portador de carga elétrica.
• quando devidamente conectados os materiais do circuito (incluindo aí uma pilha ou outra fonte) estabelece-se um movimento que se combina com o movimento aleatório, tendo como resultado um deslocamento preferencial dos elétrons e por conseguinte, de uma quantidade de carga elétrica num certo tempo num certo sentido, o que chamamos de corrente elétrica.

SÍNTESE: Fazendo o fechamento dos conteúdos discutidos: Circuito elétrico, tipos de ligação e elétrons livres.

AVALIAÇÃO:

1) Verifique qual ou quais ligações do circuito estão corretas.

2) O que são ligações metálicas? Justifique.

3) Faça um desenho que represente a corrente elétrica presente no fenômeno da lâmpada acesa.

4) Represente esquematicamente a pilha que estudamos.

llª e 12ª AULA: CONDUTORES E ISOLANTES

OBJETIVO: estudar os materiais isolantes e condutores, sua estrutura e características.

PROCEDIMENTO: discutir com os alunos a colocação de diferentes elementos no circuito simples e em quais casos a lâmpada acende ou não. Retomar a síntese da aula anterior, relacionando com as respostas dos alunos. Entregar outros materiais para os alunos ligarem no circuito: A) Elástico B) Madeira.

A aplicação em anos anteriores nos aponta a necessidade de entender a função de cada componente do circuito elétrico. Componentes do circuito elétrico fechado: pilha, fio e lâmpada.

Questionamentos possíveis:

A) Fio: como é composto? Qual o tipo de ligação? Qual a diferença dele com outros materiais?

B) Pilha: qual é a reação que ocorre na pilha? O que significa pólo positivo e pólo negativo?

C) Lâmpada: como é a ligação para acender? A lâmpada é condutora? Os contatos podem ser invertidos?

D)Elástico, madeira... são condutores ou isolantes? Justifique.

TAREFA PARA CASA: Pesquisar a pilha comercial. O que acontece dentro da mesma quando presente em um circuito elétrico fechado? Justifique. Faça um relatório para a 14ª aula.

13ª AULA: INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA

OBJETIVO: Cálculo da intensidade da corrente elétrica.

PROCEDIMENTO: Verificação da tarefa e explorar o material trazido pelos alunos; selecionar as respostas da tarefa que se referem a DDP e estabelecer a corrente elétrica como a carga elétrica que que passa num intervalo de tempo. Registrar na lousa juntamente com as definições dos alunos sobre a corrente elétrica.

Fazer o fechamento definindo a corrente como

Em seguida posso dizer sua unidade de medida e seus múltiplos.

Representar no lousa um fio condutor, sua secção geométrica e os elétrons em movimento ordenado atravessando essa área

Introduzir carga elétrica do elétron e seu valor.

14º e 15º aula: As pilhas comerciais: estrutura e funcionamento.

OBJETIVO: Definir a fem - referência PEF ou GREF - Verificação da tarefa: pesquisa pilha comercial

Aula expositiva: Síntese geral dos conteúdos de eletricidade: Sua natureza, produção e alimentação de circuitos

Tarefa: Apresentar algum dispositivo diferente para funcionar com circuito e pilha: Motor, lanterna, celular, etc.

16º e 17º aula: Avaliação e discussão dos resultados

OBJETIVO: Verificar se as aulas estão contribuindo para a construção do conhecimento em eletromagnetismo, conforme os meus objetivos propostos.

Procedimento: Será entregue uma avaliação para cada aluno. A mesma será individual sem consulta. Com duração de duas aulas seguidas

18º e 19º aula: Correção e discussão da avaliação

OBJETIVO: A correção na lousa da avaliação e a entrega das mesmas são necessárias para que percebam que suas idéias estão de acordo ou não com o conteúdo proposto em aula. Acredito que, com esse procedimento o aluno terá motivação, participando das aulas, pesquisando, estudando, questionando, enfim; colocando suas concepções prévias importantes para avaliar no momento que foi aplicado. Verificar se realmente o aluno está conseguindo entender as falas e discussões encaminhadas pelo docente, para a construção do seu conhecimento.

Espero que na correção da avaliação o aluno reconheça o que faltou para estudar e pesquisar ou mesmo, perceber que suas idéias são parecidas com as de outros alunos da sala, verifique se os objetivos propostos estão sendo atingidos. Devo estar muito atenta às suas falas, anotar dados que julgar importantes para a avaliação das aulas dadas.

Procedimento: Correção da avaliação em lousa pelo docente. Prestando atenção em suas falas e questões dos alunos para avaliação das aulas aplicadas.

2º Bimestre: maio, junho e julho. Teremos aproximadamente l6 aulas.

Conteúdo: medidores de corrente elétrica e de ddp, resistência elétrica, resistor ohmico e efeito Joule.

1º aula: Medidores de corrente elétrica e de diferença de potencial

OBJETIVO: aprender a utilizar o múltímetro, nas funções de amperímetro e voltímetro.

2º aula: Resistência Elétrica

OBJETIVO: Estudo de efeitos da corrente elétrica.

ATIVIDADE: Construir um reostato.

MATERIAL: 2 metros de fio de níquel-cromo fino, duas pilhas secas, uma lâmpada de lanterna (3V), um tubo de papelão ou plástico..

PROCEDIMENTO: Montar o reostato enrolando o fio de níquel-cromo no tubo; montar um circuito simples com uma lâmpada. Ligar uma das pontas do circuito a uma das pontas do fio do reostato. Ao longo de uma linha transversal ao tubo, pode-se tocar o fio, fechando o circuito e variando o comprimento do fio. Deslize a ponta do circuito tranversalmente ao tubo e veja o brilho da lâmpada. Responda:

• A intensidade da corrente elétrica no circuito aumentou ou diminuiu quando o comprimento do fio foi aumentado? Por quê?

3º e 4º aula: Resistência Elétrica e Efeito Joule.

OBJETIVO; Estudo dos efeitos da corrente elétrica.

ATIVIDADE: O efeito Joule e a queima da palhinha de aço.

MATERIAL: Duas ou três pilhas grandes, fios e palhinha de aço.

PROCEDIMENTO: Montar um circuito simples onde o cicuito se fecha na palhinha. Observar o que acontece.

5º e 6º aula : Experiências de eletrostática e Campo Elétrico

OBJETIVO: As experiências eletrostáticas terão o objetivo demonstrar a existência do Campo Elétrico. Todas as atividades realizadas produzem tal efeito dependendo também da posição, espaço ou região que estão sendo realizadas .

PROCEDIMENTO: Vou realizar duas ou três atividades de eletrostática, direcionando a observarem que o efeito é possível devido o lugar onde encontra-se a referida atividade. Vou utilizar um pêndulo eletrostático, um eletroscópio.

TAREFA: l) Explique com suas palavras, porque os corpos podem se atrair ou se repelir? Dê exemplos. Justifique.

2) Como posso afirmar a existência de um campo elétrico?

7º e 8º aula: Campo Magnético

OBJETIVO: "Vizualizar" o Campo Magnético.

ATIVIDADE: mapeamento do campo magnético com limalha de ferro.

PROCEDIMENTO: Coloque um ímã em forma de barra na posição horizontal sob uma folha de papel. Vá espalhando pequenas quantidades de limalha de ferro sobre o papel. Observe a figura formada. Bata com a unha no papel. Observe a figura formada e faça um desenho correspondente.

9º e 10º aula: relação entre corrente elétrica e magnetismo

OBJETIVO: identificar a interação magnética provocada pela corrente elétrica que atravessa um fio, demonstrando que os fenômenos elétricos e magnéticos estão intimamentes ligados.

ATIVIDADE: bússolas próximas de fios percorridos por corrente elétrica.

PROCEDIMENTO: Montar um circuito elétrico aberto. Colocar o fio na mesma direção do ponteiro de uma bússola, paralelamente a este, e fechar o circuito. Analisar o que acontece com a agulha da bússola.

11º e 12º aula: relação campo magnético, força e corrente elétrica

OBJETIVO: Através do fenômeno eletrico e magnético, identificar o sentido da corrente elétrica, do campo magnético e da força magnética.

ATIVIDADE: Fazer exercícios indicando a direção e sentido do campo magnético gerado pela corrente elétrica num fio e a força magnética.

13º e 14º aula: Motor Elétrico.

OBJETIVO: Montar um motor elétrico.