Eletromagnetismo no Ensino Médio
Planejamento de eletromagnetismo revisto
Maria Christina
Eletricidade
(acesse as atividades clicando em seus nomes)
Atividade 1: Como e por que
a lâmpada acende?
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVOS: Entrar em contato com as concepções
dos alunos e conscientizá-los de suas próprias concepções
sobre corrente elétrica, sua condução num circuito
simples com uma lâmpada e com duas lâmpadas. Iniciar o entendimento
de corrente elétrica e condições para sua existência.
CONTEÚDO: Idéia de corrente elétrica como “algo” percorrendo os componentes do circuito – fio, pilha, lâmpada – idéia de circuito fechado.
JUSTIFICATIVA: Os alunos serão questionados
pelo professor e/ou colegas sobre os contatos, sobre o significado de
algum termo (cargas, energia, elétrons, prótons, eletricidade,
etc.) utilizado pelo grupo, sobre as condições para acender
a lâmpada, sobre o que os alunos entendem por circuito e se este
precisa ser fechado.
Os alunos farão uma segunda experiência colocando uma segunda
lâmpada no circuito e desenharão o novo circuito, para conflitar
a idéia de que algo sai do pólo positivo da pilha e algo
sai do pólo negativo da pilha e se encontram na lâmpada fazendo-a
acender.
Com as respostas dos alunos em mãos o professor poderá perceber
o que nestas explicações está próximo da explicação
científica e o que está “errado”, e quais atividades
ajudarão os alunos na construção do seu conhecimento.
Com a colocação da segunda lâmpada os alunos poderão
concluir que “algo” (energia, cargas, eletricidade, elétrons),
circula no circuito num sentido preferencial e que a este algo chamamos
de corrente elétrica.
Atividade 2: Eletrólise
– O motor e o led funcionam? Por quê?
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVOS: O objetivo é compreender corrente
elétrica num meio líquido, ajudar os alunos a melhorarem
suas explicações, convencer os alunos de que algo circula,
se move no circuito (cargas, elétrons) e que no líquido
o circuito está fechado com a movimentação de alguma
coisa (íons, cargas).
CONTEÚDO: Explorar a idéia, o conceito de corrente elétrica no fio e no líquido, a ionização e as reações químicas.
JUSTIFICATIVA: Levantar hipóteses e explicações do que acontece no líquido e no fio a partir da observação do que é visível no líquido, por exemplo, a formação de bolhas nas pontas dos lápis imersos na solução e também do cheiro de cloro.
Atividade 3: Pilha de Daniell –
Como se origina e se mantém a corrente elétrica?
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVOS: Conhecer uma pilha por dentro, perceber
as reações químicas que ocorrem nela e ajudar os
alunos a entenderem a origem e a natureza da corrente elétrica.
Iniciar o entendimento de ddp, fem e campo elétrico. Ensinar a
usar um multímetro.
CONTEÚDO: Explorar a origem e natureza da
corrente elétrica, reações químicas, ddp e
fem.
JUSTIFICATIVA: Fazer os alunos explicarem o que acontece
nas duas pilhas e fazê-los pensarem de onde vêm as cargas
ou os elétrons.
Fazer medidas da corrente elétrica e da tensão, conforme
o tempo for passando.
Atividade 4: Entendendo cargas
elétricas, onde estão?
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVOS: Ajudar os alunos a pensarem nos átomos
e compreenderem a relação do átomo com a corrente
elétrica. Compreender que as cargas elétricas estão
nos átomos, que os corpos como as placas de cobre e de zinco são
constituídos de átomos. Pensar em quais são os modelos
atômicos (com elétrons) que permitem explicar corrente elétrica
e ajudar na compreensão do que é necessário para
ter carga elétrica e como ela se comporta. Compreender que há
diferenças entre isolantes e condutores. Compreender a relação
carga – campo, idéia de campo elétrico.
CONTEÚDO: modelos atômicos, átomo
– prótons, nêutrons e elétrons – idéia
de carga elétrica, isolantes e condutores de eletricidade.
JUSTIFICATIVA: Tentar explicar o que aconteceu com
as placas e pensar na constituição das placas, como elas
devem ser interiormente, se elas são diferentes macroscopicamente
e microscopicamente.
Imaginar o átomo e desenhá-lo numa folha e explicá-lo
para os colegas. Se for necessário o professor fará a experiência
da caixa surpresa, onde os alunos têm que fazer previsões
do que está dentro da caixa, sem abri-la, a partir de evidências,
como som, peso, etc.
Atividade 5 – Aula expositiva
– explicações da Física
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: Compreender o conceito de corrente elétrica.
O que é? Como se origina? Como se mantém?
Conteúdo: Representação de um circuito elétrico,
conceito de corrente elétrica real e corrente elétrica convencional,
ddp, cargas elétricas, corrente iônica, modelo de Drude.
Fórmulas: Q = n.e; i = ?q/?t; unidades de corrente elétrica
e resolução de problemas matemáticos.
Atividade 6: Avaliação sobre corrente elétrica
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: Verificar o que os alunos aprenderam, verificar
se houve progresso em suas explicações e se houve mudança
nas formas de pensar.
CONTEÚDO: Serão questões sobre circuito elétrico simples, caminho da corrente elétrica, condições para haver corrente elétrica e para acender e funcionar um motorzinho, problemas para calcular corrente elétrica, número de cargas, etc.
Atividade 7: Circuitos elétricos em série, em paralelo e circuitos mistos – Comportamento da corrente elétrica
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: Levantar as concepções dos
alunos e ajudá-los a conhecerem e entenderem o comportamento da
corrente elétrica em circuitos diferentes.
CONTEÚDO: Caminho da corrente elétrica,
circuito de lâmpadas em série, em paralelo, tensão
de pilhas em série e em paralelo.
JUSTIFICATIVA: Montar três tipos diferentes de circuitos com 2, 3 ou mais lâmpadas em série, em paralelo, desenhar o esquema de cada um desses circuitos com o caminho percorrido pela corrente elétrica. Tentar dizer o que acontecerá com as lâmpadas ao abrir o circuito em determinados lugares do circuito. Medir a corrente elétrica e a ddp em partes diferentes do circuito.
Atividade 8: Introduzindo um novo
elemento no circuito elétrico
DURAÇÃO: 1 aula
OBJETIVO: Ouvir as explicações dos
alunos sobre resistência elétrica, perceber como os alunos
a relacionam com a corrente elétrica. Ajudar os alunos no entendimento
de resistência elétrica e como ela se relaciona com a corrente
elétrica e a ddp.
CONTEÚDO: Resistência elétrica,
relação entre corrente elétrica, resistência
e ddp – Lei de Ohm.
JUSTIFICATIVA: Escolhe um dos circuitos da atividade anterior e colocar um resistor com resistência R neste circuito para verificar o que acontece com as lâmpadas e fazer medidas de corrente elétrica, ddp e resistência elétrica, com o uso de um multímetro.
Atividade 9: Montar circuitos elétricos
com pilhas (1 – 4), fio e resistor
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: Entender a relação entre
corrente elétrica, ddp e resistência elétrica –
lei de Ohm.
CONTEÚDO: lei de Ohm, construção
do gráfico Ux i.
JUSTIFICATIVA: Fazer as medidas de i (A ou mA) e de U (V), montar a tabela com os valores de i e U. Construir o gráfico U x i, e calcularão a razão U/i. Calcular a resistência elétrica a partir das listras coloridas do resistor e compararão com a resistência obtida do gráfico.
Atividade 10: Aula expositiva
DURAÇÃO: 1 aula
OBJETIVO: Sintetizar as últimas 5 aulas com
as explicações da física.
CONTEÚDO: Comportamento da corrente elétrica em circuitos diferentes. Resistência elétrica, resistividade de um material, dependência da resistência elétrica de acordo com a temperatura, o material, o comprimento e o diâmetro do resistor. Lei de Ohm. Cálculo da resistência elétrica em várias situações. Cálculo da resistência equivalente.
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: verificar o que e como foi o entendido pelos alunos.
CONTEÚDO: Comportamento da corrente elétrica em circuitos diferentes, Lei de Ohm, características da resistência elétrica. Cálculo de resistência equivalente, valor da corrente elétrica em cada resistor.
Magnetismo
Atividade 12: Interação
entre bússolas, ímãs e outros materiais
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: Conhecer as concepções dos alunos
sobre ímãs e bússolas. Entender como a bússola
funciona e que a agulha da bússola é um ímã.
Entender que o ímã age à distância e que existem
forças de atração e de repulsão. Perceber
a interação entre ímãs, entre bússolas
e entre bússolas e ímãs. Pensar no campo magnético
Terrestre, pensar e explicar o que entendem por campo magnético.
CONTEÚDO: Campo magnético, força magnética,
forças de atração e repulsão (interação
entre ímãs). Pólos magnéticos da agulha das
bússolas, pólos magnéticos dos ímãs
e da Terra e materiais ferromagnéticos.
JUSTIFICATIVA: Com esse experimento pretendo que os alunos percebam e compreendam a interação entre ímãs, entre ímãs e diversos materiais, entre bússolas e entre ímãs e bússolas, que percebam que a agulha da bússola é um ímã e que consigam identificar os pólos da agulha da bússola e dos ímãs. Quero também que os alunos comecem a pensar na possibilidade da Terra ser um ímã, isto é, que a Terra exibe uma propriedade magnética.
Atividade 13: Linhas de campo (ímã,
bússola e limalha de ferro)
DURAÇÃO: 2 aulas
OBJETIVO: ajudar o aluno compreender melhor a interação
ímãs-ferromagnéticos. Perceber a interferência
do ímã sobre a agulha da bússola. Pensar como ocorre
e do que depende esta interferência. Perceber as linhas de campo,
visualizar e entender o campo magnético, entender o sentido das
linhas de campo.
CONTEÚDO: Campo magnético, força magnética
e linhas de campo.
Justificativa: Fazer os alunos observarem dizerem o que estão percebendo
em relação às direções da agulha. Os
alunos terão a oportunidade esquematizar as linhas obtidas com
a limalha e compará-las com as direções traçadas
com a bússola.
Eletromagnetismo
Atividade 14: Experiência de Oersted
DURAÇÃO: 1 aula
OBJETIVO: Observar o que acontece e explicar a ação
do fio sobre a bússola. Explicar através de desenho.
CONTEÚDO: Relação entre fenômenos
elétricos e magnéticos, corrente elétrica ? campo
magnético.
JUSTIFICATIVA: Os alunos terão a oportunidade de relacionar a corrente elétrica que percorre um fio ligado à uma pilha ao campo magnético gerado por essa corrente elétrica.
Atividade 15: Campo magnético
produz corrente elétrica? Experiência de Faraday
DURAÇÃO: 1 aula
OBJETIVO: Observar o que acontece e tentar explicar o observado.
Responder a questão acima.
CONTEÚDO: Relação entre corrente elétrica
e campo magnético.
Corrente induzida e indução eletromagnética.
JUSTIFICATIVA: Ajudar os alunos a compreenderem o aparecimento de uma corrente elétrica sem o uso de pilhas.
Atividade 16: Aula expositiva
DURAÇÃO: 1 aula
OBJETIVO: Sintetizar o que foi visto nas últimas
aulas. Falar das semelhanças e diferenças entre os campos
gravitacionais, elétricos e magnéticos. Dizer que por qualquer
ponto do campo magnético, sempre passa uma linha de campo. A forma
do campo magnético pode ser representada por linhas de campo. Vetor
indução magnética B (vetor que caracteriza o campo
magnético).
CONTEÚDO: Campo magnético, comparação entre o campo magnético e o campo elétrico, força magnética, corrente elétrica ? campo magnético.
Atividade 17: Investigando 3 caixinhas
enigmáticas
DURAÇÃO: 1 aula
OBJETIVO: Avaliar se houve aprendizagem e o que os alunos
aprenderam.
CONTEÚDO: Campo eletromagnético, força
magnética.
OBJETIVO: Descobrir o que tem dentro de cada caixinha a
partir dos efeitos percebidos.
JUSTIFICATIVA: Levantar hipóteses utilizando uma lâmpada e uma bússola e tentar responder à pergunta ‘O que tem dentro de cada caixinha?’ pelos efeitos produzidos na lâmpada e na bússola.
Links para as atividades
Atividade 1: Como e por que a lâmpada acende?
Atividade 2: Eletrólise – O motor e o led funcionam? Por quê?
Atividade 3: Pilha de Daniell – Como se origina e se mantém a corrente elétrica?
Atividade 4: Entendendo cargas elétricas, onde estão?
Atividade 6: Avaliação sobre corrente elétrica
Atividade 13: Linhas de campo (ímã, bússola e limalha de ferro)
Atividade 14: Experiência de Oersted
Atividade 15: Campo magnético produz corrente elétrica? Experiência de Faraday