Eletromagnetismo no Ensino Médio

Objetivos da avaliação

As relações entre corrente elétrica, resistência e potência elétrica foram compreendidas pelos alunos? O que falta? Procuro avaliar o progresso na construção do conhecimento dos alunos sobre o comportamento da corrente elétrica em vários circuitos e sua relação com a resistência elétrica e a potência elétrica.

Conteúdos

Circuitos elétricos em série e em paralelo (comportamento da corrente elétrica em circuitos diferentes). Resistência elétrica, o que é, do que depende. Lei de Ohm (relação entre U, R e i). Cálculo da resistência elétrica, potência elétrica, corrente elétrica e tensão num chuveiro. Cálculo do preço do consumo de energia.

Esta avaliação foi aplicada após a atividade 10 (uma aula de síntese do conteúdo), como estava previsto no planejamento de Eletromagnetismo.

Questões

1 - As três lâmpadas mostradas na figura (1) são diferentes.
a) Desenhe o sentido da corrente elétrica no circuito.
b) Se abrirmos o circuito no ponto C, o que acontecerá com a corrente elétrica no ponto A e B? Por quê?
c) Ao fecharmos o circuito, a corrente elétrica em A, B e C será igual ou diferente? Por quê?
d) Se a corrente em L2 é igual a 2A, a corrente em L1 é maior, menor ou igual a 2A? Por quê?

fig.1

Esta questão permite avaliar se os alunos permanecem ou não com a concepção espontânea de que a corrente elétrica diminui ao passar pelos componentes do circuito. Permite também perceber se os alunos incorporaram a idéia de que a corrente elétrica só existe num circuito fechado e que a corrente elétrica é a mesma em um circuito com as lâmpadas associadas em série.

2 - Considere as lâmpadas L1, L2 e L3 associadas da maneira mostrada na figura.
a) Desenhe o sentido da corrente elétrica no circuito.
b) Desligando-se apenas a chave A, que lâmpadas se apagarão? Por quê?
c) E desligando-se apenas a chave C? Por quê?

Esta questão permite avaliar se os alunos entenderam que em um circuito em que as lâmpadas estão associadas em paralelo a corrente elétrica pode seguir por mais de um de um caminho e que se uma das lâmpadas não acender, as outras poderão acender, porque a corrente elétrica pode percorrer os outros caminhos.

3 - Considere os circuitos abaixo, sabendo que R = 6Ω e U = 12V. Calcule a tensão e a corrente elétrica em cada circuito e em cada resistor.

Esta questão permite avaliar a compreensão dos alunos sobre resistência equivalente e se o aluno consegue usar a linguagem matemática, ou seja, formalizar a relação entre a corrente elétrica, a ddp e a resistência elétrica (U = R.i).

4 - Assinale certo ou errado para cada uma das frases a seguir e justifique sua resposta:
a) A resistência elétrica não depende da temperatura.
b) A resistência elétrica depende do material de que é feito o fio.
c) Quanto maior a área da secção transversal, maior a resistência elétrica.
d) Quanto maior o comprimento, maior a resistência elétrica.

5 - Três condutores de cobre, a, b e c, têm resistências R_a, R_b e R_c. Os diâmetros das secções transversais e os comprimentos dos fios estão especificados nas figuras abaixo:

A ordem crescente de suas resistências é:
a) R_a, R_b, R_c; b) R_a, R_c, R_b; c) R_b, R_a, R_c; d) R_c, R_a, R_b; e) R_b, R_c, R_a.

As questões 4 e 5 permitem avaliar o entendimento do aluno referente ao conceito de resistência elétrica e a relação com o comprimento, o diâmetro, o material e a temperatura do condutor.

6 - Observe o chuveiro da figura abaixo e responda as seguintes questões:
a) Qual é a tensão do chuveiro?
b) Qual é a potência que corresponde à posição verão?
c) Em qual das duas posições o resistor tem maior comprimento?
d) Em qual posição a corrente elétrica é maior?
e) De acordo com suas observações, você diria que o aumento no comprimento da "resitência" dificulta ou favorece a passagem da corrente elétrica? Explique.

7 - Complete a tabela abaixo usando adequadamente as palavras, menor e maior:

As questões 6 e 7 permitem avaliar o entendimento do aluno sobre a corrente elétrica e sua relação com a resistência elétrica e a potência elétrica e também sobre o que aumenta ou diminui a resistência elétrica.

8 - As companhias de eletricidade geralmente usam medidores calibrados em quilowatt - hora (kWh).
Um kWh representa o trabalho realizado por uma máquina desenvolvendo potência igual a 1 kW durante uma hora. Numa conta mensal de energia elétrica de um residência com 4 moradores, lêem-se entre outros, os seguintes valores:

Cada um dos 4 moradores toma um banho diário, um de cada vez, num chuveiro elétrico de 3kW.
Se cada banho tem duração de 5 minutos, o custo de um mês (30 dias) da energia consumida pelo chuveiro é de:
R$ 4,50
R$ 7,50
R$ 15,00
R$ 22,50
R$ 45,00

Esta questão permite avaliar o entendimento do aluno referente ao consumo de energia e aplicação dos conceitos estudados numa questão prática, utilizando o formalismo estudado (relação potência com a transformação da energia (ΔE = P. Δt) e também no uso de regra de três.

Obs. Estas questões foram tiradas de vários livros didáticos de Física do Ensino Médio.

Ver o planejamento de Eletromagnetismo