Física - Motor elétrico - conceitos físicos

Motor elétrico - conceitos físicos

Ponto de partida

• Retomada dos experimentos realizados por Öersted e Faraday e de aplicações físicas para essas descobertas.
• Apresentação do funcionamento de um motor elétrico básico, já proposta no plano de aula Motor elétrico - experimento prático.
• Sistematização e aprofundamento do assunto.

Objetivos

• Sistematizar as discussões sobre a relação entre eletricidade e magnetismo por meio de um experimento prático.
• Sistematizar os conceitos físicos presentes no funcionamento de um motor elétrico.
• Discutir a importância do motor elétrico e de suas contribuições para o desenvolvimento tecnológico e, portanto, da vida em sociedade.

Estratégia

1) Depois de apresentar o funcionamento de um motor elétrico básico, o professor deve sistematizar as informações de ordem física presentes no motor elétrico, destacando os seguintes aspectos:

• A presença da corrente elétrica na espira (ou bobina) associada a um campo magnético ao seu redor, permitindo que ela se comporte como um ímã (experimento de Öersted).
• A repulsão ou atração que ocorre entre o ímã móvel (espira ou bobina) e o ímã fixo, discutindo a questão da polaridade dos ímãs.
• A força magnética em fios condutores. Falar sobre a Força de Lorentz.
• A necessidade de se raspar totalmente um dos eixos que conectam a espira (ou bobina) ao suporte que é ligado aos fios da pilha, enquanto que o segundo eixo é raspado apenas na metade da circunferência. Explicar que essa raspagem substitui o comutador e comentar sobre a sua função. Também destacar que, no momento em que a corrente é interrompida (em função da parte que não é raspada impedir o fluxo de corrente), a espira (bobina) deixa de ser um ímã e mantém seu giro, o que pode ser explicado com noções de inércia e movimento circular. [Essa questão da raspagem do fio é extremamente importante, pois, se não fosse por ela, a espira (bobina) teria sua polaridade invertida em relação ao ímã fixo e a tendência seria que as forças atuantes (tanto do ímã móvel quanto do fixo) impossibilitassem a continuidade do giro do ímã móvel. Isso, inclusive, costuma acontecer com alguns motores feitos pelos alunos. Portanto, é interessante falar sobre a ausência ou interrupção de movimento do ímã móvel.
• Os grupos devem inverter os pólos elétricos da pilha e verificar o que acontece com o ímã móvel. Discutir se a inversão do sentido da corrente tem alguma relação com a polaridade do ímã.
• Discutir com os alunos o que aconteceria se a espira (bobina) permanecesse em repouso e movimentássemos o ímã. Discutir o princípio de funcionamento do gerador elétrico baseado nas descobertas de Faraday.

3) O professor pode trazer questões qualitativas sobre o motor, para que os alunos respondam e discutam.

4) Retomar a questão sobre a importância do desenvolvimento do eletromagnetismo, do motor e do gerador elétrico, solicitando que os alunos elaborem, individualmente, um pequeno texto sobre o assunto.

Sugestões

• Essa aula pode ser desenvolvida após as aulas Motor elétrico - análise de um roteiro e Motor elétrico - experimento prático.
• Caso o professor ache necessário mais uma aula para sistematização do assunto, ele pode se basear nos textos Öersted, Faraday e o motor elétrico - 1, Öersted, Faraday e o motor elétrico - 2 e Öersted, Faraday e o motor elétrico - 3.
• Uma seqüência interessante para esta aula seria uma pesquisa histórica sobre o desenvolvimento de motores, geradores e usinas hidrelétricas. Podemos obter explicações sobre o funcionamento de uma usina hidrelétrica nos sites do CEPA - Centro de Pesquisa Aplicada da USP e do HowStuffWorks Brasil.