Eletromagnetismo no Ensino Médio

1. Introdução

Esta atividade está planejada para a terceira e quarta aula do primeiro bimestre com a intenção de construir com os alunos o conceito de corrente elétrica num curso de Eletromagnetismo no Ensino Médio. Ela foi inserida após os alunos terem trabalhado com um circuito simples, constituído de: uma pilha, um ou dois fios e uma lâmpada de lanterna. Nesta aula os alunos montaram o circuito e tiveram que explicar como e por que a lâmpada acende, utilizando frases e desenhos, com o fio ampliado para que o professor percebesse as idéias dos alunos sobre a estrutura metálica e como imaginavam alguma "coisa" se movendo nesta estrutura.

2. Como intervir com as concepções espontâneas

A partir das respostas dadas pelos alunos sobre circuitos resolvi inserir os experimentos "eletrólise" e a "pilha de Daniell" em seguida, com a intenção de construir com eles o modelo microscópico, isto é, pretendo ir do macroscópico para o microscópico.

3. Atividade específica para que os alunos reelaborem suas concepções

A eletrólise permite que os alunos percebam coisas que são visíveis, por exemplo, bolhas que sobem na grafite, cheiro de "cândida" (cloro). Esta experiência ajuda os alunos a ampliarem suas explicações sobre corrente elétrica, ajuda a convencer os alunos de que algo circula, tanto no fio, quanto na solução e que o circuito está fechado na solução, devido à movimentação de “coisas” (íons, cargas), os alunos podem concluir que o circuito está fechado porque o led acende e o motorzinho funciona.

4. Objetivos

O objetivo desta experiência é compreender corrente elétrica num meio líquido, ajudar os alunos a melhorarem suas explicações, e através da observação, convencê-los de que algo circula no circuito e que no líquido o circuito está fechado com a movimentação de alguma coisa (íons, cargas).

5. Conteúdos

O conteúdo a ser explorado com esta atividade é a idéia, o conceito de corrente elétrica no fio e no líquido, a ionização e as reações químicas.

6. Expectativas conceituais

Este experimento possibilita conflitar algumas idéias dos alunos, por exemplo, a idéia de que sai energia positiva de um lado da pilha e do outro lado sai energia negativa e estas se encontram na lâmpada fazendo-a acender.

7. O que ocorre na prática

Durante a atividade o professor pode dialogar com os alunos, fazendo as seguintes perguntas: 
- Qual a constituição da água? Do que ela é formada?
- Quando colocaram o sal na água, mudou alguma coisa? O quê?
- O que constitui o sal?
- O que tem no líquido agora?
- Pensem e procurem saber do que é feito o sal.

É esperado obter as seguintes respostas durante o experimento:
- A água com sal e a grafite são condutores de energia.
- Como a lâmpada acendeu, o circuito está fechado.
- Passam partículas, elétrons ou cargas pelos lápis e pelo fio.
- Percebemos que se formaram bolhas (gás) nas grafites porque está ocorrendo uma reação química.
- Sentimos cheiro de água sanitária.

Se os alunos derem respostas semelhantes a estas o professor poderá dialogar com os alunos e fazer as seguintes perguntas:
- De onde vem esta energia?
- Como ela se origina?
- Como se mantém?
- Onde estão as partículas? E as cargas?

8. Materiais necessários

A montagem desse experimento é bastante simples, sendo necessário: um pote de plástico com dois furos na tampa para a colocação dos lápis, dois lápis apontados nas duas extremidades, água, sal de cozinha (NaCl), pilhas de 1,5 V, uma bateria de 9 V, fios de ligação com jacarés e um led.

9. Procedimento

Cada grupo de 3 ou 4 alunos montará um circuito com a bateria de 9 V ou 3 pilhas em série (4,5 V), fios de ligação com jacarés nas extremidades, água e sal de cozinha . Todos os componentes são ligados em série. Um led é inserido no circuito.

Esquema da montagem:

Detalhe da ligação das pilhas

 Os alunos responderão as questões feitas pelo professor e farão desenhos, mostrando o que acontece no líquido e no fio.
Cada grupo colocará seu desenho na lousa e explicará para a classe. O professor tentará obter dos alunos que “algo” (energia, eletricidade, elétrons, cargas) se movimenta no circuito, tanto no fio como na solução e chamará este movimento de corrente elétrica.

10. Possíveis problemas / Dicas importantes

É importante levar um multímetro para medir a tensão e a corrente elétrica que passa no circuito, se por um acaso o led não acender e o motorzinho não funcionar, porque os alunos poderão achar que não tem corrente elétrica no circuito.

Antes de levar este ou qualquer experimento para a sala de aula, é necessário treiná-la em casa para evitar qualquer problema, por exemplo, levar pilhas e baterias velhas e led queimado.

Considerações finais

Também podem ser inseridos no circuito um motorzinho e um despertador ou calculadora que funciona com pilhas. É importante dizer que o led (1,8V) e o motorzinho (3V) só funcionam com três pilhas de 1,5 V em série ou com uma bateria de 9 V.
É interessante iniciar a experiência o sal na água, para permitir que os alunos percebam a diferença quando se coloca o sal (a formação de bolhas nas pontas dos lápis).

Ver o planejamento de Eletromagnetismo

Ver exemplos de respostas dadas pelos aluno sobre circuitos