1. Relacionar a resistência e o comprimento de um fio.
2. Estabelecer uma relação entre a espessura de um fio e sua resistência.
3. Determinar a resistência de fios de diferentes comprimentos, espessuras e o material.

1. Corrente elétrica.
2. Resistores
3. Lei de Ohm (1a Lei de Ohm)

Atividade 1. A resistência elétrica de um condutor depende de suas dimensões.

Esta atividade pode ser iniciada com uma análise de como as dimensões de um condutor pode afetar na resistência oferecida a passagem da corrente elétrica.

Figura 1. Nos fios que conduzem a corrente elétrica a espessura de um condutor deve estar apropriada a corrente elétrica que o atravessa. Imagem obtida do endereço: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/condutores-e-isolantes/imagens/condutores-e-isolantes-4.gif 

Comparando a resistência de fios de mesmo material, com comprimentos idênticos, porém  com espessuras diferentes.

Nos passos seguintes, o professor deve induzir, por meio de questionamentos abaixo, que a resistência elétrica de um fio é inversamente proporcional a sua área. 

Quanto maior a área do condutor, menor sua resistência. 

Análise e discussão fazendo analogia dos condutores a canos de fluidos

1. Apresente as ilustrações dos condutores representadas pelas figuras 1- 3 aos alunos.
   
   
2. Na figura 3, tem-se condutores de espessura diferentes, porem com mesmo comprimento e feito de um mesmo material, os dois condutores oferecem mesma resistência elétrica a passagem de corrente elétrica?.
   Resposta esperada:  Neste caso, da figura 3, pode ser observado que os fios tem espessuras diferentes e certamente oferecem dificuldades distintas a passagem de corrente, neste momento o que deve ser ressaltado é somente a diferença entre as resistências de fios de mesmo material, mesmo comprimento , mas de espessuras diferentes.
   
   
3. Faça uma comparação dos fios elétricos com os canos que escoam líquidos e questione em qual deles o líquido fluirá mais facilmente?
   Resposta esperada: Quando comparamos canos de espessuras diferentes conduzindo fluidos, os mais espessos oferecem menor resistência à passagem do fluido.
   
   
4. Se os elétrons no condutor forem comparados aos líquidos nos canos, em qual deles os elétrons fluirão mais facilmente?
   Resposta esperada:  Neste caso, da figura 3, pode ser observado que os fios tem espessuras diferentes e certamente oferecem dificuldades distintas a passagem de corrente , neste momento o que deve ser frisado é somente a diferença entre as resistências de fios de mesmo material, mesmo comprimento , mas de espessuras diferentes.
   
   
5. Sendo assim qual a relação entre a resistência e a área, onde tem maior área terá maior ou menor resistência?
   Resposta esperada: onde tem maior área terá uma menor resistência.
   
   
6. A resistência é proporcional ou inversamente proporcional a área?
   Resposta esperada: Pode-se concluir que a resistência é inversamente proporcional a área

Figura 2. Fio de comprimento L e área de seção transversal A, ilustração para 2a lei de ohm. Resistência em função destas dimensões e da resistividade do material.
Imagem obtida do endereço:  http://www.ohmic.com.br/images/prod_lei-ohm5.gif 

Figura 3. Fios de mesmo material, porém um tem o dobro da área de seção do outro. Imagem obtida do endereço:
http://bp0.blogger.com/_yhcFVb0usrM/SGaLZen_lmI/AAAAAAAAAZE/QdPeDdnCNvA/s400/area.gif

Atividade 2 . Comparar a resistência de fios de mesmo material , mesma área , porém  de diferentes comprimentos.

Nos passos seguintes o professor deve induzir, por meio das questões abaixo, que a resistência elétrica de um fio é diretamente proporcional ao seu comprimento.  

Tem maior resistência os fios de maior comprimento.   

Questões 2

1. Apresente as ilustrações dos condutores representadas pelas figuras 4 aos alunos.
   
   
2. Na figura 4, tem-se condutores de mesma espessura, feito de um mesmo material, mas com  comprimento distintos, os dois condutores oferecem mesma resistência elétrica a passagem de corrente elétrica?
   Resposta esperada:  Neste caso, da figura 4, pode ser observado que os fios tem comprimentos diferentes e certamente oferecem dificuldades distintas a passagem de corrente , neste momento o que deve ser ressaltado é somente a diferença entre as resistências de fios de mesmo material, mesma espessura, mas de  diferentes comprimentos.
   
   
3. Faça uma comparação dos fios elétricos com um deslocamento de um peixe contra a corrente dentro de canos de mesma espessura, porém de comprimentos diferentes, em qual cano o peixe atravessará mais facilmente, ou seja, ofereceu menor resistência ao seu deslocamento?
   Resposta esperada: Quando comparamos canos de comprimentos diferentes conduzindo fluidos, os mais compridos oferecem maior resistência à passagem do fluido.
   
   
4. Se os elétrons no condutor forem comparados aos peixes que nadam dentro de canos, qual deles os elétrons vencerão mais facilmente os obstáculos?
   Resposta esperada: O fio de menor comprimento oferece menor difilculdade para os elétrons atravessarem.
   
   
5. Sendo assim, qual a relação entre a resistência e comprimento do tubo, onde tem maior comprimento terá maior ou menor resistência?
   Resposta esperada: O fio de menor comprimento oferece menor dificuldade para os elétrons atravessarem, consequentemente fio de maior comprimento implica em maior resistência.
   
   
6. A resistência é proporcional ou inversamente proporcional ao comprimento?
   Resposta esperada: A resistência é proporcional  ao comprimento do fio condutor.
   

Figura 4. Fios de mesmo material, mesma área, porém  de diferentes comprimentos. Relação entre resistência e área de seção transversal. Imagem obtida do endereço:
http://www.eletrohoo.com.br/artigos/adm_conteudo/imagens/Calculadoras/leis/2leiohm2.gif 

Atividade 3: A resistência depende do tipo de material

Nesta parte, relacione as duas proporcionalidades.  

A resistência depende das dimensões do condutor, como foi apresentado nas atividades 1 e 2, ou seja,  a resistência é proporcional ao comprimento e inversamente proporcional a área.

Além disto, tem uma constante de proporcionalidade que depende do tipo de material que é a resistividade e a equação completa fica:

Figura 5. Equação que relaciona a resistência as dimensões e a resistividade. Imagem obtida do endereço: http://4.bp.blogspot.com/_yhcFVb0usrM/SpFYvC1AJLI/AAAAAAAABVs/HSB2UgwgfU0/s400/formula.gif 

Texto que resume o conteúdo.

• Para finalizar esta aula distribua o seguinte resumo: "A resistência elétrica e as dimensões do condutor" , que pode ser acessado no site: http://www.efeitojoule.com/2008/06/segunda-lei-de-ohm.html 
• Após a leitura do texto pelos grupos, peça aos alunos que promovam um debate, onde as questões que nortearão o debate são as seguintes:

Questões:

1. Fios de mesmas dimensões e materiais diferentes têm a mesma resistência ou não?
   Resposta esperada: Pode ser observado que os fios de mesma dimensão podem oferecer dificuldades distintas à passagem de corrente, pois eles podem ser de materiais diferentes o melhor condutor oferecerá menor resistência a passagem dos elétrons.
   
   
2. O filamento de uma lâmpada incandescente é construído com um material bom condutor ou não?
   Resposta esperada: Deve se usar um material que transforme a energia elétrica em calor, pois quando o filamento esquenta e atinge temperatura acima de 1000 ^oC  se torna incandescente, por isso deve-se usar um material resistivo, ou seja, que não seja bom condutor.
   
   
3. A lâmpada incandescente produz mais luz, quando o filamento atinge uma maior ou menor temperatura?
   Resposta esperada: Quanto o filamento de uma lâmpada vai aquecendo mais, devido à transformação de energia elétrica em calor, causa aumento a quantidade de luz produzida.
   
   
4. Para intensificar o brilho de uma lâmpada sem mudar o material do filamento e sem mudar o comprimento dele deve-se usar filamento mais fino ou mais grosso?
   Resposta esperada: O filamento da lâmpada deve ser mais fino.
   
   
5. Os diferentes tipos de fusíveis elétricos, com diferentes amperagens, são construídos com fios de diferentes espessuras?
   Resposta esperada: Sim,  fios mais finos aquecem mais rápidos e rompem com correntes mais baixas.
   
   

Ao final do debate cada grupo deve fazer um apanhado sobre a segunda lei de Ohm e destacar a importância em se conhecer a dependência da resistência, com as dimensões e o tipo de material usado para construí-la, descrevendo, aplicações como:

• Resistências de chuveiros.
• Aquecedores.
• Secadores de cabelo.
• As mudanças de estações no chuveiro.
• A mudança de temperatura do ar que sai do secador de cabelo.
• Os fusíveis que protegem os circuitos.
• As diferentes espessuras dos cabos que conduzem correntes, sendo mais espessos quando transportam correntes maiores.

Associado a 2a lei de ohm, o texto a seguir descreve como se obtem diferentes potências em lâmpadas incandescêntes. http://www.laboratoriodefisica.com.br/GREF/eletro/eletro08.pdf  

Uma excelente tele-aula de física sobre as leis de ohm do novo telecurso pode ser acessada em:
 http://www.youtube.com/watch?v=zqXGt0BiZOI  

Ao final desta aula, sobre a segunda lei de Ohm, o aluno deverá ser capaz de:

1. Verificar a proporcionalidade entre a resistência elétrica de um fio  e o seu comprimento.
2. Estabelecer uma relação entre a espessura de um fio e sua resistência elétrica.
3. Determinar a resistência de fios sabendo seu comprimento, espessura e o material que o constitui.