Eletromagnetismo no Ensino Médio

Inicialmente direi o que entendi da pilha de Volta, porque eu a acho mais simples do que a pilha de Daniell, para levá-la para a sala de aula.

A pilha de Volta é constituída de duas placas metálicas, uma de zinco e a outra de cobre, um papel absorvente dobrado, do mesmo tamanho das placas, embebido numa solução de Sulfato de Cobre (CuSO₄) e um ou dois fios de ligação.

Por que são necessárias placas de metais diferentes?
Para ocorrer uma reação de óxido-redução quando elas forem colocadas na solução de CuSO₄, isto é, uma placa cederá elétrons e a outra receberá estes elétrons, através do fio; cada placa tem um potencial elétrico diferente, permitindo uma diferença de potencial elétrico entre elas.

Qual placa cede elétrons e qual recebe os elétrons? Por quê?
A placa de zinco cede os elétrons e a placa de cobre recebe os elétrons, porque a placa de zinco é mais reativa do que a placa de cobre.

Qual é a força eletromotriz (fem) entre as placas de zinco e de cobre?
É 1,1 V, porque o potencial de oxidação da placa de zinco é 0,76 V e da placa de cobre é - 0,34, então, fem = + 0,76 - (-0,34) = 1,1 V, isto significa que o valor máximo da ddp será 1,1 V.

Como surgem os elétrons que serão doados pela placa de zinco?
A placa de zinco é constituída de átomos de zinco Zn°, é colocada na solução de CuSO₄, que está dissociada em Cu²⁺ e em SO₄^2-.  Cada molécula ionizada SO₄^2- da solução vai à placa e arranca os átomos da placa de zinco, que, ionizados, caem na solução. Com isso a placa de zinco fica com excesso de elétrons e vai perdendo massa, porque está perdendo seus átomos.

Como a placa de cobre recebe esses elétrons?
Esses elétrons que chegam na placa de cobre, através do fio, atraem os átomos ionizados Cu²⁺  da solução e formam cobre metal, Cu°. Com isso a placa de cobre ganha massa.
Todo esse processo terminará quando a placa de zinco se desfizer, porque não haverá mais elétrons para serem cedidos à placa de cobre, portanto, a pilha acaba.

Para que tudo isso ocorra é necessário que montemos a pilha como um sanduíche, o papel embebido em solução fica entre as placas, que devem ser pressionadas para permitir a reação química.
Se quisermos podemos acender uma lâmpada de lanterna, que deve fazer parte do circuito elétrico constituído da nossa pilha de Volta, e de dois fios. A lâmpada brilha fracamente, porque a corrente elétrica é muito pequena.

Entendemos a corrente elétrica como o movimento dos elétrons nas placas, nos fios, no filamento da lâmpada, na haste da lâmpada e a corrente iônica como o movimento dos íons na solução.

Para trabalhar com os alunos achei a pilha de Volta mais interessante do que a pilha de Daniell, porque com a pilha de Volta tudo ocorre em menos tempo do que na pilha de Daniell, as reações ocorrem mais rapidamente e a lâmpada acende logo que montamos o circuito.
Na pilha de Daniell a resistência elétrica é maior do que na pilha de Volta e por isso a corrente elétrica é menor. Também acho que a pilha de Volta é mais fácil de ser montada, porque a pilha de Daniell tem mais componentes. Além da solução de sulfato de cobre tem a solução de sulfato de zinco (ZnSO₄), tem a ponte salina com um sal, NaCl ou KCl, que também fazem parte das reações. A ponte salina é usada para neutralizar as reações e permitir que a pilha dure mais tempo.
A vantagem da pilha de Daniell é que dá para perceber melhor as reações que estão ocorrendo, dá para imaginar uma movimentação de íons e dos elétrons, por exemplo, a solução da ponte salina vai mudando de cor, vai ficando azulada.