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Varia??o de fluxo magn?tico criando for?a eletromotriz

Autor e Co-autor(es)

Daniel Rodrigues Ventura imagem do usuário

VICOSA - MG COL DE APLICACAO DA UFV - COLUNI

Edson Lu?s Nunes, Jos? ?ngelo de Faria e Jos? Marcelo Gomes

Estrutura Curricular

Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Educa??o de Jovens e Adultos - 2? ciclo Ci?ncias Naturais Vis?es de mundo
Educa??o Profissional Controle e Processos Industriais T?cnico em Eletroeletr?nica
Educa??o Profissional Controle e Processos Industriais T?cnico em Eletromec?nica
Educa??o Profissional Controle e Processos Industriais T?cnico em Eletr?nica
Educa??o Profissional Controle e Processos Industriais T?cnico em Eletrot?cnica
Educa??o Profissional Infra-estrutura T?cnico em Manuten??o Metro-Ferrovi?ria
Ensino M?dio F?sica Equipamentos el?tricos e telecomunica??es
Ensino M?dio F?sica Oscila??es, ondas, ?ptica e radia??o

Dados da Aula

O que o aluno poderá aprender com esta aula

  • como produzir corrente elétrica.
  • Que a variaçao de fluxo magnético dentro de uma espira, causa o movimento das cargas elétricas.
  • Como é o funcionamento de um gerador de energia elétrica.

Duração das atividades

50min

Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Noções de campo magnético de ímãs.

Ter conhecimento que o campo magnético provoca força magnética em fios passando corrente .

Estratégias e recursos da aula

A. Como pode ser criada a corrente elétrica

Inicialmente o professor pode exibir a animação a seguir, onde a variação de fluxo magnético induz uma corrente elétrica contrária,  gerando um campo magnético de pólo oposto que tem o objetivo de impedir a variação de fluxo. Reproduza o vídeo do site a seguir:
http://pion.sbfisica.org.br/pdc/index.php/por/multimidia/videos/eletromagnetismo/lei_de_faraday_e_lei_de_lenz 

Em seguida apresente o filme que complementa o primeiro.
http://www.youtube.com/watch?v=joZwfVk45wg&feature=related 

Atividade 1 - Verificação que a variação de fluxo em uma espira, produz corrente elétrica

Após a exibição dos filmes os alunos deverão organizar em grupos e apresentar uma explicação para o fenômeno da indução, por meio de uma demonstração experimental semelhante a apresentada na parte final do segundo filme e representada na figura 1.Para dar condições aos alunos o professor deve preparar o material que necessitam. Prepare para cada grupo,  que deverá ter no máximo cinco alunos, o seguinte :

  • 30 centímetros de fio de cobre fino,  flexível e encapado,
  • um ímã em forma de bastão(preferencialmente) , podendo ser de outro formato caso não tenha o bastão,
  • um medidor de corrente elétrica (amperímetro ou multímetro).

O aluno deverá, usando um ímã e uma espira circular ligada a um amperímetro, apresentar uma simples demonstração do fenômeno de indução, que pode ser realizada na sala de aula. Aproxima-se ou afasta-se o ímã da espira e observa-se uma variação da corrente registrada pelo amperímetro.

Figura 1. Indução eletromagnética causada pela variação de fluxo magnético em uma espira, figura obtida do site:
http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/Eletromagnetismo/LeiFaraday/Lenz.gif 

B. Explicação da lei de Indução de Lenz

Atividade 2.  Relato da indução, criação de corrente elétrica ao variar o fluxo magnético.

O fenômeno observado no filme é reproduzido na experiência, deve ser explicado por cada grupo. Cada grupo deverá expor o que entendeu sobre a origem da corrente elétrica quando se varia o fluxo de campo magnético.

 Baseie na explicação teórica dada no seguinte texto: http://www.ufsm.br/gef/Eletro13.htm 

C. Transformando Energia Mecânica em Energia Elétrica.

 Nesta etapa discutiremos as aplicações da lei de Lenz no cotidiano do aluno. Inicie esta parte exibindo o filme: http://www.youtube.com/watch?v=f9aaCCH0MKk&feature=PlayList&p=FD6177EFDDE519EE&playnext_from=PL&playnext=1&index=21 

Figura 2. Foto de um esquema simples de geração de energia elétrica, onde o ímã ao girar, provoca a variação no fluxo de campo magnético numa bobina e gera uma corrente que acende a lâmpada. Imagem obtida do site: http://3.bp.blogspot.com/_4nWIiP0ZJyo/Sku1XudXQ6I/AAAAAAAAAEU/ZEQHmzx16W4/s400/esquema+gerador.jpg 

Atividade 3. As aplicações da indução no cotidiano

Após assistirem o filme sobre geradores, os alunos já terão idéia da grande aplicabilidade do conceito estudado. Agora peça aos alunos, divididos em grupos de 5, que listem aparelhos, situações e sistemas que utilizam os conhecimentos dados pela lei de Lenz, para que funcionem bem. Discuta a enorme aplicabilidade deste conhecimento no cotidiano.

Oriente os alunos para que busque informações sobre as aplicações em: http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/carlos_roberto/materiais/Instrumentos_de_medidas_Eletricas2.pdf  e   http://www.sofisica.com.br/conteudos/cotidiano/inducao.php

Recursos Complementares

Uma usina hidroelétrica simples para propriedades rurais pode ser construída com base no filme a seguir.
http://www.youtube.com/watch?v=rYhskVbxEi8&feature=related 

A construção de um gerador com garrafa PET é proposta no site a seguir.
http://www.youtube.com/watch?v=NR2DIWXsApc&NR=1&feature=fvwp 

A lei de Lenz é discutida no texto ilustrado a seguir, onde as espiras criam campos contrários que tendem a impedir a variação de fluxo magnético dos ímãs.
http://www.brasilescola.com/fisica/a-lei-lenz.htm 

Avaliação

Após estudar este tópico, o aluno deverá saber:

  • como a variação de fluxo pode produzir uma corrente elétrica.
  • como é o funcionamento do gerador elétrico.
  • como é possível transformar energia mecânica em energia elétrica.
  • as diversas formas de geração de energia elétrica.