João Freitas da Silva*
Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação
Pontos de partida
Aula 1: Pergunta aberta sobre o que é necessário para movimentar um ímã sem tocá-lo.
Aula 2: Pergunta sobre quais os materiais que interagem com um ímã.
Aula 3: Construção de um eletroímã.
Objetivos
Iniciar as discussões sobre a relação entre eletricidade e magnetismo, destacando o fato de que corrente elétrica está associada a campo magnético, a importância do experimento de Öersted e suas conclusões.
Discutir interações magnéticas e valorizar atividades práticas e investigativas.
Aula 1
1) Iniciar a aula com a questão aberta: "Podemos movimentar um imã sem tocá-lo?". Permitir que os alunos discutam entre si e elaborem suas respostas.
2) Anotar na lousa as hipóteses levantadas pelos alunos.
3) O professor deve ajudar os alunos na escolha de quais hipóteses podem ou devem ser testadas. A prioridade deve ser para respostas que falem da presença de outro ímã. Mas, por ser uma questão aberta, podem surgir respostas como "Por meio de um sopro".
4) Elaborar com os alunos uma estratégia de como verificar ou não a validade dessas hipóteses.
5) Caso tenha ímãs em quantidade suficiente, o professor pode organizar grupos para testar as hipóteses na prática. Se não for o caso, o professor pode fazer uma demonstração para toda a classe, utilizando dois ímãs apenas. O professor deve destacar que, tanto no caso do sopro como no caso de outro ímã, o movimento será mais fácil quanto menor for a massa do ímã que deve ser movimentado e, também, quanto menor o atrito entre o ímã e a superfície onde ele se encontra. É um bom momento para utilizar uma bússola, explicando que ela se trata de um ímã muito leve, portanto, mais fácil de ser movimentado. O professor deve aproveitar para sinalizar que a resposta do sopro está correta, mas que representa um processo mecânico, que ocorre por meio do deslocamento do ar, e que a intenção da aula é focar a atenção em respostas envolvendo eletricidade ou magnetismo.
6) Repetir o teste de hipóteses ou a demonstração, agora utilizando a bússola no lugar do ímã que deve ser movimentado.
7) Aqui deve ficar claro que um ímã pode movimentar outro e que, dependendo "do lado" de cada ímã, podemos obter um movimento de atração ou repulsão.
8) Sistematizar a discussão sobre ímãs e seus pólos (norte e sul), destacando a idéia da presença de um campo magnético envolvendo o ímã.
1) Iniciar a aula com uma pergunta: "Quais os materiais que o ímã pode interagir, além de outro ímã?". Dar um tempo para que os alunos formulem suas hipóteses.
2) Anotar na lousa as respostas dos alunos e sugerir que eles realizem o teste na prática. (O ideal é que eles trabalhem, em grupo, com um conjunto de ímãs e outros materiais. Caso não seja possível, o professor pode fazer a demonstração para a sala).
3) Realizar a verificação com diferentes materiais: plástico, madeira e metais (ferro, cobre e alumínio). É comum surgir a resposta "O ímã é capaz de atrair todo tipo de metal". Assim, é importante destacar, por meio de uma experiência, que metais como cobre e alumínio não são atraídos pelo ímã.
4) O professor pode sugerir que aproximem um pedaço de fio de cobre da bússola, a fim de verificar o que acontece, e pedir que anotem no caderno o resultado de suas observações.
5) Em seguida, solicitar que conectem as extremidades do fio aos pólos de uma pilha e repitam o procedimento, registrando o que observarem.
6) Levantar, com os alunos, as diferenças entre um procedimento e outro - e o que pode ter acontecido para que a agulha da bússola defletisse no segundo caso.
7) Discutir com eles que a presença da corrente elétrica no fio possibilitou a interação entre ele e o ímã. Como o ímã não pode atrair o metal do qual o fio é constituído, a outra opção de interação é a que ocorre entre ímãs - e chegar à conclusão de que, neste caso, o fio apresenta um comportamento similar ao de um ímã.
8) Sistematizar a discussão, explicando que, quando a corrente percorre o fio condutor, este estará associado a um campo magnético e se torna um "ímã não natural". Explicar a experiência de Öersted e sua importância para o surgimento do eletromagnetismo, por demonstrar que a corrente elétrica está associada a um campo magnético, indicando que existe relação entre a eletricidade e o magnetismo.
9) Solicitar aos alunos que tragam, para a próxima aula, um prego ou parafuso com diâmetro de, aproximadamente, 1 cm e 7 cm de comprimento (ou outro pedaço de ferro que possa ser enrolado por um fio), um pedaço de fio nº 28 e pilha.
Sugestões
Sugerir que a atividade com a bússola e o fio condutor seja feita formando um ângulo de 90° entre a agulha do imã e o fio. E, depois, com ângulos de 0° e 180°. Explicar posteriormente os fatos ocorridos. Utilizar o texto Öersted, Faraday e o motor elétrico - 1
Aula 3
1) Retomar com os alunos a idéia do eletroímã ou ímã artificial, que surge quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica. Reforçar a explicação teórica e conceitual.
2) Explicar a construção de um eletroímã com um prego, fio condutor e uma pilha comum (sugerir que dêem várias voltas com o fio ao redor do prego e depois conectem as extremidades do fio aos pólos da pilha). Em seguida, devem aproximar o eletroímã de outros objetos de ferro, da bússola e até mesmo do ímã, anotando o que for observado.
3) No momento em que o eletroímã estiver atraindo e segurando um objeto - como um clipe, por exemplo -, sugira que desconectem o fio de uma das extremidades da bateria, a fim de verificar o que ocorre. Solicite um relato, por escrito, destacando as causas do ocorrido.
4) Professor e alunos podem discutir sobre a importância de tal descoberta para o desenvolvimento tecnológico e social.
5) Trabalhar com algumas questões e sistematizações sobre o assunto.
Sugestões
1) Boas dicas de construção de eletroímãs podem ser encontradas nos livros Física no cotidiano - Leituras e atividades, vol. 3, de Paulo T. Ueno, Editora Didacta (em "Atividades experimentais" no tópico "Construindo um eletroímã", páginas 154 e 155) e Física, série Novo Ensino Médio, volume único, do mesmo autor, Editora Ática (no capítulo "Atividades experimentais", tópico "Construindo um eletroímã", página 360).
2) Solicite uma pesquisa aos alunos sobre a presença do prego ou outro pedaço de metal para ser enrolado pelo fio condutor na construção do eletroímã. Caso tenha tempo e interesse, pode solicitar que os eletroímãs sejam construídos com fios diferentes, baterias diversas e variados números de voltas do fio.
3) Outra atividade que pode ser realizada é a imantação de uma agulha de costura com um ímã (esfregando os dois objetos). Quando a agulha estiver imantada, ela pode ser pendurada sobre um fio de cobre. Depois que a agulha ficar em equilíbrio (esta pode ser a parte mais difícil da atividade, pois, dependendo do jeito que ela é pendurada, a agulha tende a oscilar e o aluno pode confundir essa oscilação mecânica com interações magnéticas), conecte o fio de cobre nos pólos de uma pilha e observe a deflexão da agulha. Perceba que, para repetir a atividade, será necessário interromper a passagem da corrente e equilibrar a agulha novamente. É importante sempre verificar se agulha não perdeu sua imantação. Uma boa descrição dessa atividade pode ser encontrada no livro Física - história & cotidiano, vol. 3, de Bonjorno e Clinton, Editora FTD, no capítulo "Experiências em sala", tópico "O experimento de Öersted", página 431.
*João Freitas da Silva é professor de física e mestrando em ensino de física pela USP.
Os textos publicados antes de 1º de janeiro de 2009 não seguem o novo Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa. A grafia vigente até então e a da reforma ortográfica serão aceitas até 2012
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