1. Como os interruptores são usados nos circuitos elétricos.
2. Como construir um circuito com dois interruptores paralelos.
3. Usar os interruptores para interromper a corrente onde se deseja e permitir a passagem de corrente onde há necessidade.

1. Circuito elétrico simples
2. Corrente elétrica.

Interruptores ou chaves simples.

Nesta primeira parte da aula, deve ficar claro como funcionam os interruptores simples e qual a sua função no circuito.

Inicie mostrando o esquema de um circuito como na figura 1. No circuito abaixo há uma lâmpada, uma fonte de alimentação ou gerador e uma chave, que funciona como acendedor da lâmpada.

Figura 1 . Circuito simples, contendo uma chave ou interruptor que faz a ponte entre a pilha e a lâmpada. Imagem obtida do endereço: http://www.webmecauto.com.br/c_eletricidade/imagens/circuito_aberto.gif  

Atividade 1

Fazendo analogia a um circuito de fórmula 1.

1. Nesta primeira parte, forme pequenos grupos de estudantes e  distribua as questões abaixo para que os grupos respondam.
2. Peça que discutam inicialmente entre os grupos.
3. Após a discussão inicial, peça que apresentem as respostas aos demais grupos.
4. Faça uma analogia do circuito elétrico com o circuito de fórmula 1.

Questões que norteiam a discussão:

1. A corrente que acende a lâmpada tem origem onde?
2. Quando a corrente atravessa a lâmpada o que acontece?
3. O que acorre no circuito da figura 1 quando a chave está levantada (aberta)?
4. O que ocorrerá no circuito acima quando a chave for abaixada?
5. Qual a função da chave no circuito?

Nesta discussão  os fios do circuito são comparados as vias de um circuito de fórmula 1 e o interruptor uma ponte que está na pista e que permite uma volta completa, ou seja, quando a chave está aberta, equivale a ponte estar quebrada ou interrompida e  não permite a volta completa, por isso a lâmpada não acende.

Atividade 2.

Num circuito residencial, como funciona o interruptor simples.

Na figura 2, há uma parte da instalação elétrica de um dos cômodos  de uma residência. A lâmpada recebe energia dos fios azul e vermelho que chegam no cômodo vindo do quadro de disjuntores de uma residência. Os fios azul e vermelho representam respectivamente o neutro e o fase, e juntos na maioria dos circuitos equivalem a uma tensão aproximada de 120 volts, ou mais precisamente 127 volts.  Estes fios podem ser usados para fornecer energia as tomadas onde serão ligados os aparelhos elétricos, podem alimentar chuveiros ou podem acender as lâmpadas da residência. Na figura 2 eles estão sendo usados para acender uma lâmpada. Para que os alunos entendam como funciona peça para seguirem os passos a seguir:

O acendedor da Lâmpada.

1. Distribua a imagem da figura 2 para os grupos, para que façam uma análise.
2. Peça aos grupos que pontilhe o caminho da corrente saindo do ponto preto no fio vermelho (ponto de luz) e indo até o interruptor simples, depois passando pelo fio preto, atravessando a lâmpada e retornando ao fio azul que é outro ponto de luz (ponto preto).
3. Peça para os grupos descreverem a função do interruptor simples que está representado na figura.
4. Questione a eles, se a lâmpada acenderia caso o interruptor fosse ligado ao fio azul antes de ir até a lâmpada, ao invés de usar o vermelho, como está representado neste esquema.
5. Qual a vantagem de ligar o interruptor ao fio vermelho(fase) e não ao azul(neutro)?

Figura 2.  Interruptor simples para o acendimento de uma lâmpada em uma residência, imagem obtida do endereço: http://www.energibras.com.br/ajudatecnica/images/223.gif 

Atividade 3.

Como acender e apagar a mesma lâmpada em dois locais distintos.

Muitas vezes, numa residência, a lâmpada pode ser acesa  e apagada em dois lugares distintos. Nesta parte da aula será mostrado, com a atividade, como funciona este dispositivo. Para entender o funcionamento deste circuito residencial, copie 3 vezes a imagem desta figura e distribua aos grupos para que sigam o trajeto da corrente seguindo os passos seguintes abaixo da figura. Observe que na figura 3 os interruptores não são do mesmo tipo do que aparece na figura 2. O da figura 2 é apenas uma chave, o da figura 3 , quando virado para baixo conecta um fio e quando virado para cima conecta o outro a fase (fio vermelho)

Figura 3  Interruptores conjugados paralelos, com dois locais para acionar o circuito (duplo), na situação que aparece nesta figura o circuito está aberto e a lâmpada não acende. Imagem obtida do endereço: http://www.energibras.com.br/ajudatecnica/images/225.gif 

Descobrindo o caminho da corrente no circuito de interruptores paralelos

Distribua 6 cópias do esquema equivalente, parte inferior da figura 3 para os grupos. Para a lâmpada acender, a fase e o neutro têm que estarem conectados a ela, siga os passos seguintes, para ligar a lâmpada e apagar:

1. Inicialmente o circuito está como na figura 3 , parte inferior. A lâmpada está acesa?
2. Ainda com o circuito com a chave na mesma posição pontilhe o caminho da corrente desde o ponto de fase (pontinho preto no fio vermelho), até o interruptor paralelo da esquerda, indo pelo retorno de baixo e chegando no ponto inferior do interruptor da direita.
3. O que deve ser feito no interruptor da direita para que a corrente chegue até a lâmpada?
4. Vire a chave do interruptor da direita para baixo e em seguida continue a pontilhar até a lâmpada e da lâmpada ao fio azul, até chegar ao neutro (ponto preto no fio azul).
5. Nas condições anteriores a lâmpada estará acesa?
6. O que pode ser feito para desligar o circuito com a chave da esquerda?
7. Represente, num dos esquemas, como a corrente é interrompida.
8. Crie duas opções de se acender o circuito, mostrando nos esquemas.
9. Crie duas opções de se apagar o circuito, mostrando nos esquemas.

Socialização dos resultados:

Após esta atividade desafiadora, que é conseguir fechar o circuito com os dois acendedores, peça aos alunos que apresentem as soluções para as questões da seguinte maneira. Repasse pelas questões acima e cada grupo inicia a apresentação do resultado obtido na discussão e estudo:

• A resposta para a questão 1 deve ser não, pois acompanhando o caminho da corrente pelo circuito a energia do fio vermelho, ou fase, não chega num dos lados da lâmpada. Somente o neutro, ou fio azul, está chegando à lâmpada.
• Nos item 2 e 3  acima quando se chega no ponto de retorno do interruptor da direita o que deve ser feito? Os alunos que responderem que o interruptor deve ser virado de modo que o fio conecte ao ponto inferior do interruptor da direita, permitindo que as cargas, ou corrente, chegue até a lâmpada, fechando o circuito, responderam corretamente.
• Seguindo o sugerido como resposta ao item 3, a  lâmpada acende. Isto pode ser observado quando se completa o caminho sugerido no item 4.
• Seguindo o sugerido no item 3, a  lâmpada acende, e a resposta a ao item 5 deve ser sim, como questionado no item 5.
• Como resposta ao item 6 acima, o interruptor da esquerda deve ser virado para baixo. Esta deve ser a resposta que os alunos que entenderam o caminho da corrente escolherão como opção. Ficando a configuração seguinte, no esquema da figura 3, o interruptor da esquerda estará ligando o fio de fase ao retorno de cima e o interruptor da direita que vai até a lâmpada estará ligado ao retorno de baixo, assim o circuito ficará aberto e a lâmpada não acenderá. O que deve ser esclarecido no item 7 ao fazer o percurso da corrente.
•  Ao final cada grupo mostrará as duas únicas opções de corrente estar passando pelos interruptores e chegando até a lâmpada. Elas acontecem quando os dois interruptores estão virados para cima, isto é, ligado ao retorno de cima ou quando os dois interruptores estão conectados ao retorno de baixo.

Estes recursos complementares são excelentes para aqueles que mesmo tendo feito as atividades tenham dúvidas sobre o funcionamento dos circuito com interruptores simples ou paralelos. São dois filmes que demonstram tudo de forma didática e clara.

Uma aula de circuito simples, com uma chave, um interruptor simples, para acionar uma lâmpada. Neste circuito há proteção de um disjuntor:

http://www.youtube.com/watch?v=PMY7RONnvQY&feature=related 

Uma aula de circuito com dois acendedores paralelos pode ser obtida no filme a seguir:

http://www.youtube.com/watch?v=pM4-Tvk3Wd8&feature=related 

Ao final desta aula sobre interruptores, o aluno deverá saber:

1. Como usar os interruptores nos circuitos elétricos.
2. Usar um ou mais interruptores para acender e apagar uma lâmpada em um circuito residencial.
3. Montar um circuito com dois interruptores paralelos.