Aluno do Mestrado: Victor de OliveiraEscola FACCENTRO cidade de Cruz Alta - RS2011Mestrado Profissionalizante em ensino de Fsica e Matemtica

ELETROMAGNETISMO

CONTEXTUALIZAO DA SITUAO DE ENSINOProfessor Victor de Oliveira graduado em Fsica Licenciatura pela Universidade Federal do Rio Grande (FURG) e aluno do curso de Mestrado Profissionalizante em Ensino de Fsica e de Matemtica do Centro Universitrio Franciscano (UNIFRA), e atua h dois anos na rea de Ensino de Fsica;

A atividade didtica apresentada nesta reflexo, foi desenvolvida na disciplina de Fsica em uma turma de ensino mdio da escola FACCENTRO, uma instituio privada, no ms de outubro de 2011;

O contedo desenvolvido nessa atividade foi o Eletromagnetismo, aplicada a um grupo de 18 estudantes da 3 srie do Ensino Mdio;

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*ELEMENTOS ESPECFICOS DA SITUAO DE ENSINO

TEMA DA ATIVIDADE:

Aplicaes do campo magntico;

OBJETIVO GERAL:

A partir do desenvolvimento de experimentos simples e de baixo custo, verificar a aplicabilidade dos conceitos do Eletromagnetismo no dia-a-dia, em especial, o de campo magntico e proporcionar uma aprendizagem mais significativa aos estudantes;

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Com essa atividade, espera-se que o estudante tenha a capacidade de:

Reconhecer aparelhos e equipamentos que fazem parte do nosso dia-a-dia e saber explicar seu funcionamento com base nos conceitos do Eletromagnetismo;

Relacionar fenmenos magnticos e eltricos para explicar o funcionamento de motores eltricos e seus componentes, interaes envolvendo bobinas e transformaes de energia;

Compreender fenmenos magnticos para explicar o magnetismo terrestre, o campo magntico de um m, a magnetizao de materiais ferromagnticos ou a inseparabilidade dos polos magnticos;

*ELEMENTOS ESPECFICOS DA SITUAO DE ENSINO

*RECURSOS DIDTICOS UTILIZADOSNessa atividade foram propostos aos estudantes cinco experimentos de baixo custo e de fcil construo, e os materiais foram disponibilizados pelo professor. Os experimentos foram os seguintes:

Motor eltrico (Modelo A);

Motor eltrico (Modelo B);

Eletrom;

Construo de uma bssola caseira;

Simulando o campo magntico terrestre;

*Outros recursos utilizados foram:

O livro didtico e a apostila de Eletromagnetismo;

Um folha contendo a estrutura de um relatrio (contendo itens como objetivos, introduo terica, materiais, etc.), para que os estudantes o preenchessem aps a montagem do experimento; Clique aqui para visualiz-lo.

Acesso ao laboratrio de informtica da escola para pesquisa complementar;

*METODOLOGIA UTILIZADAA aplicao desta atividade foi em 4 aulas de 50 minutos cada. Como temos 2 aulas de Fsica por turno (segunda e tera), dividi essa aula dois momentos:

Aula baseada na metodologia tradicional de Ensino (2 aulas);

Aula baseada na metodologia de projetos experimentais (2 aulas);

*AULA BASEADA NA METODOLOGIA TRADICIONALNesse momento o professor apresentou os conceitos do Eletromagnetismo, em especial o de campo magntico e o de induo eletromagntica, por meio de aula expositiva e terica e atravs de exemplos. Essa aula teve carter basicamente terico.

O modelo tradicional de Ensino pode ser caracterizado pela:

transmisso de conhecimentos, baseado mais em respostas do que em perguntas;utiliza uma metodologia didtica expositiva e terica;centrada mais no professor do que no estudante e focado na aprendizagem memorstica;

*AULA BASEADA NA METODOLOGIA DE PROJETOS EXPERIMENTAIS

Nesse momento o professor apresentou os roteiros dos projetos experimentais e disponibilizou aos estudantes os materiais para a que construssem os experimentos;

Nessa aula o professor no interviu na construo dos projetos e nem na elaborao dos relatrios, mas a todo momento circulava pela sala de aula e quando solicitado auxiliava os estudantes com os projetos experimentais;

Para o trabalho com os projetos experimentais, dividi a turma em grupos de 4 integrantes, para que eles interagissem entre si, buscando solues para as situaes-problema a que se deparassem e cada grupo recebeu um roteiro de projeto;

Som

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Neste sentido o professor se posiciona como:

Mediador da aprendizagem, e no mais como o centro das atenes;

Enquanto que o estudante:

Deixa de ser um mero espectador da aula e passa a construir seu prprio conhecimento, com o auxilio do professor;

AULA BASEADA NA METODOLOGIA DE PROJETOS EXPERIMENTAIS

*GRUPO 1: Motor eltrico (Modelo A)

Objetivos:Verificar a converso de energia eltrica em energia cintica;Entender o princpio de funcionamento de um motor eltrico;Compreender o conceito Fsico de campo magntico que est por trs do funcionamento do motor;

Concluses do grupo:O motor eltrico funciona devido a repulso de dois ims, um permanente e outro gerado pela corrente que passa pelo solenoide;Verificaram conceitos de campo magntico e de corrente eltrica;

Clique aqui para ver a lista de materiais necessrios e o procedimento metodolgico para este projeto experimental.

OS PROJETOS EXPERIMENTAIS

*Fotos Grupo 1

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**GRUPO 2: Motor eltrico (Modelo B)

Objetivos:Verificar a converso de energia eltrica em energia cintica;Entender o princpio de funcionamento de um motor eltrico;Compreender o conceito Fsico de campo magntico que est por trs do funcionamento do motor;Concluses do grupo:Concluram incorretamente que o motor eltrico possua apenas um im, afirmando que era um tipo de motor monofsico;Apesar disso compreenderam o conceito de campo magntico envolvido e o princpio da atrao e da repulso;

Clique aqui para ver a lista de materiais necessrios e o procedimento metodolgico para este projeto experimental.

OS PROJETOS EXPERIMENTAIS

Fotos Grupo 2*

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***OS PROJETOS EXPERIMENTAISGRUPO 3: Eletrom

Objetivos:Entender o funcionamento de um eletrom;Compreender o funcionamento de um solenoide e o campo magntico produzido por ele;

Concluses do grupo:Verificaram corretamente que ao conectar o eletrom a uma bateria ele se torna um im, pois cargas eltricas em movimento geram campo magntico;Perceberam que a fora do im dependente do raio da bobina e concluram que o formato redondo o ideal, pois oferece uma seco mxima com um perodo mnimo; Confundiram o sentido da corrente eltrica no eletrom;

Clique aqui para ver a lista de materiais necessrios e o procedimento metodolgico para este projeto experimental.

Fotos Grupo 3*

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**OS PROJETOS EXPERIMENTAISGRUPO 4: Construo de uma bssola caseira.

Objetivos:Entender o funcionamento de uma bssola;Compreender o conceito de campo magntico;

Concluses do grupo:Concluram que o processo que torna a agulha ferromagntica em im pela orientao do ims elementares da barra(imantao);Entenderam que a terra como se fosse uma im gigantesco e que a bssola aponta para o norte geogrfico pois atrada o sul magntico;

Clique aqui para ver a lista de materiais necessrios e o procedimento metodolgico para este projeto experimental.

Fotos Grupo 4*

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***OS PROJETOS EXPERIMENTAISGRUPO 5: Simulando o campo magntico terrestre.

Objetivos:Simular o campo magntico da terra atravs de um experimento simples;Concluses do grupo:Concluram erroneamente que a bssola aponta para o norte magntico;Entenderam que a terra o centro magntico que atrai substncias ferromagnticas;Criaram uma hiptese a respeito da origem do campo magntico terrestre que se aproxima muito da teoria cientfica formal mais aceita atualmente, que a origem do campo magntico terrestre est nos metais presentes no interior terrestre;

Clique aqui para ver a lista de materiais necessrios e o procedimento metodolgico para este projeto experimental.

Fotos Grupo 5*

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*AVALIAO DA ATIVIDADE

Os critrios foram os seguintes:

Montagem do experimento (0,5 pontos);

Relatrio (0,5 pontos);

Som

DIFICULDADES ENCONTRADAS

Pelo professor:Tempo curto para a preparao da atividade;Dificuldades no atendimento de todos os grupos;

Pelos estudantes:Na construo do experimento;Na elaborao do relatrio;

*Som

*REFERNCIAS TERICAS

Para o desenvolvimento e implementao desta atividade em sala de aula buscamos um referencial terico que a sustentasse, ou seja, facilitar o processo de ensino-aprendizagem;

Sendo assim, nos apropriamos de alguns elementos presentes na Teoria de Vygotsky;

Em sua teoria Vygotsky afirma que o desenvolvimento cognitivo depende do contexto histrico, social e cultural, ou seja, trata o homem como sendo um ser social formado dentro de um ambiente cultural historicamente definido;

Por este motivo, o planejamento de ensino desta atividade didtica levou em conta as interaes sociais, pois dividi os estudantes em grupos para permitir o compartilhamento de seus conhecimentos e experincias entre si;*REFERNCIAS TERICAS

*REFERNCIAS TERICASNas interaes, ocorre uma troca de significados atravs da mediao. Logo ela no se d imediatamente; precisa ser mediada por signos e instrumentos (VYGOTSKY, 1985);

Instrumentos: so objetos que tenham utilidade prtica;

Os instrumentos utilizados nesta atividade foram os materiais utilizados na confeco dos projetos experimentais;

Signos: so elementos que simbolizam algo;

Para o nosso caso utilizamos um conjunto de signos que a fala, ou seja, o dilogo e os debates entre os componentes de cada grupo sobre seu projeto experimental e sobre os conceitos envolvidos;

*REFERNCIAS TERICAS

Com a fala, o ser pode relacionar o concreto com o abstrato, o real com o simblico, e assim, durante o processo de desenvolvimento generalizar vrias situaes que no acontecem durante a aprendizagem (VYGOTSKY, 1985).

A fala ganha papel importante uma vez que os conceitos discutidos nesta aula foram os do eletromagnetismo, que so muito abstratos;

Em sua teoria, a distncia entre a capacidade de resolver sozinho um problema (Nvel de Desenvolvimento Real) e a capacidade de resolver somente com o auxlio de outra pessoa mais experiente (Nvel de Desenvolvimento Potencial), chamada de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP).

na (ZDP) que ocorre o desenvolvimento cognitivo do sujeito, talvez por isto Vygotsky de tanta importncia s interaes sociais.

Pude perceber claramente durante est aula o (NDR) e o (NDP). Circulando pela sala de aula verifiquei que alguns estudantes apresentavam dificuldades no entendimento do seu experimento. Nesse momento os colegas de grupo que tinham maior facilidade auxiliaram os que tinham maior dificuldade.

Durante a aula procurei sempre me posicionar com um mediador da aprendizagem dos estudantes, no fornecendo a eles respostas prontas, mas sim, fazendo perguntas pertinentes que pudessem lev-los s respostas. *

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O papel de mediador do professor fundamental no processo de ensino aprendizagem de seus estudantes.

FIM*

http://www.pontociencia.org.br/

VYGOSTKY, Lev Semenorich.A formao social da mente: o desenvolvimento de processos psicolgicos superiores. 2 edio. So Paulo. Martins Fontes, 1994.

Curso de Fsica, vol. 1 e 2. Beatriz Alvarenga Alvares e Antnio Mximo Ribeiro da Luz. Ed. Harbra.

*Referncias

ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProjeto grupo 1: Motor eltrico(Modelo A);Materiais necessrios:1 im de neodmio (encontrado em HDs);1 pilha tamanho D;1 rolo de fita isolante;1 Tesoura sem ponta;2 clipes metlicos;1 m de fio de cobre esmaltado AWG 18 (1mm de dimetro) ou fio de cabo telefnico;Procedimento metodolgico:Fixe com a fita isolante os clipes nas extremidades da pilha deixando a parte circular inferior do para cima e nivelada. Para a construo da bobina, deixe 4 cm aproximadamente de cada lado para servir de eixo de rotao da bobina e enrole o fio tendo como modelo trs dedos da sua mo. Retire totalmente o plstico de uma das pontas e da outra raspe apenas em um dos lados. Coloque a bobina no eixo dos clipes e aproxime o im a uma distncia aproximada de 1cm da bobina. Verifique que a bobina comear a girar. Caso no comece de alguns petelecos nela para que inicie seu movimento; voltar

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*ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProjeto grupo 2: Motor eltrico(Modelo B);Materiais necessrios:80 cm de fio de cabo telefnico ou fio esmaltado de bitola AWG 18 (1mm de dimetro);1 fonte de tenso de 3 V (2 pilhas AA e um porta pilhas com jacars nos terminais de conexo;1 im de HD ou im de alto-falante;1 pedao de madeira de 15 cm x 15 cm x 1,5 cm;2 pedaos com 7 cm de comprimento cada um de fio de cobre rgido de bitola AWG 12 (2 mm de dimetro);Massa epxi;Alicate de ponta;Estilete;Prego com bitola menor que AWG 20.

Procedimento metodolgico: vide prximo slide;

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**ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProcedimento metodolgico:Para a construo da bobina, pegue o fio esmaltado de 80 cm e construa a bobina com molde nos seus trs dedos da sua mo. Deixe 4 cm aproximadamente de cada lado para servir de eixo de rotao da bobina. Retire totalmente o plstico protetor de uma das pontas e da outra raspe o plstico apenas em um dos lados. Construo do apoio da bobina e ligao eltrica: Retire a proteo de plstico dos dois pedaos de fio de cobre rgido e construa dois suportes para apoiar as pontas da bobina. Use um lpis cilndrico para fazer o S nas pontas. Faa dois furos no pedao de madeira com dimetro menor que 2 mm e distantes de tal modo que os suportes fiquem na meia distncia das pontas. Observe que um dos terminais ficar sempre em contato com o suporte de cobre e o outro, semi-raspado, ficar em contato apenas em uma meia volta da bobina. A altura deve ser tal que a bobina possa girar livremente em cima do im. Fixe os suportes com massa epxi. Coloque o im embaixo da bobina e ligue os terminais da pilha aos suportes. Quando a corrente eltrica passa pela parte da bobina prximo do im, uma fora magntica faz com que ele gire. Se a bobina no girar de um peteleco com o dedo para iniciar o movimento. voltar

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*ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProjeto grupo 3: Eletrom;Materiais necessrios:1 parafuso de ferro com dimetro aproximado de 1 cm e 7 cm de comprimento;1,5 m de fio esmaltado n. 28;2 pilhas mdias AA ou 1 do tipo D e um porta pilhas;Fita adesiva ou isolante;

Procedimento metodolgico:D cerca de 30 voltas com o fio esmaltado ao redor do parafuso, deixando pontas de 20 cm de comprimento aproximadamente de cada lado da bobina. Fixe as espiras com a fita adesiva ou isolante. Raspe as pontas para permitir o contato eltrico. ( O eletrom construdo nada mais do que uma bobina com um material ferromagntico (parafuso de ferro) no seu interior. A funo do parafuso concentrar o campo magntico e torn-lo mais intenso). Ligue as pontas do fio aos terminais do porta-pilhas e coloque a cabea do eletrom ligado dentro de uma caixa de clipes, puxe para cima e verifique quantos clipes ele capaz de segurar.voltar

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**ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProjeto grupo 4: Construo de uma bssola caseira.

Materiais necessrios:um m em barra (desses usados para fechar portas de armrio, por exemplo, facilmente encontrado em lojas de ferragens ou de materiais para construo);grampo metlico daqueles usados para fechar pastas;martelo;um prego;uma rolha;uma agulha.

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***ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProcedimento metodolgico:

Abra o grampo e dobre suas hastes. Usando o prego e o martelo, faa uma pequena salincia na parte central da cabea do grampo. O ponteiro da bssola est quase pronto. Agora, s falta imant-lo. Quando esfregamos um arame ou uma barrinha de ao ou de ferro sobre um m, obtemos novos ms. Portanto, pegue o m que voc adquiriu e esfregue o grampo contra a lateral dele, tomando muito cuidado para no fazer movimentos de ida e volta durante o processo: esfregue o grampo somente em um sentido. Repita algumas vezes esse movimento e, pronto, o grampo estar imantado e, seu ponteiro, pronto. Pode acontecer de o grampo no ficar perfeitamente equilibrado. Para resolver esse problema, voc pode enfiar pedacinhos de canudos de refresco nas pontas do grampo, at que o equilbrio seja atingido. Falta testar a bssola: aproxime o m de uma das extremidades do ponteiro. Se tudo estiver certo, ela deve ser atrada por um dos polos do im e repelida pelo outro. Se isso ocorrer, sua montagem est em ordem. Agora, afaste da bssola tanto o m como outros objetos metlicos: ela dever funcionar como qualquer outra, ou seja, indicando a direo Norte e Sul.voltar

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*ANEXO 1Roteiros dos projetos experimentaisProjeto grupo 5: Simulando o campo magntico terrestre.Materiais necessrios:Bolinha de isopor de aproximadamente 5 cm de dimetro;ms de neodmio;Faca;Esptula;Cola branca;Tinta guaxe;Grampos;

Procedimento metodolgico:Inicialmente, cortamos a bolinha ao meio com a faca. Em seguida, abrimos um espao para acomodar o m no centro da bolinha. importante que o m fique fixo no meio da bolinha. Em seguida, passamos cola na parte de baixo da bolinha e pressionamos ambas as partes para que colem da maneira desejada. Com a cola seca, pintamos a bolinha para parecer com o planeta. Utilizamos grampos para observar as linhas de campo, basta coloca-los ao longo da superfcie da bolinha para ilustrar o campo magntico produzido por ela.

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*ANEXO 2Modelo de relatrio pr-elaborado para atividade proposta neste trabalho

CLIQUE AQUI para visualiz-lo.

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