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Podemos criar um ímã?

 

03/10/2010

Autor e Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Bruno Pagliarani Mattiazzo, Lívia Raposo Bardy e Erwin Doescher

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Terra como espaço para a vida
Ensino Médio Física Equipamentos elétricos e telecomunicações
Ensino Médio Física Universo, terra e vida
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Visões de mundo
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Aprender o que é um ímã;

Compreender que utilizamos imãs em diversos aparelhos eletrônicos;

Estudar a criação de um ímã por magnetização; e

Como ocorre a magnetização de certos tipos de materiais.

Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

* Campo magnético;

* Carga elétrica;

* Pólos Terrestres.

Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• Desenvolvimento de um experimento. Observamos que o professor deverá solicitar previamente aos alunos os materiais (como segue na Tabela 1 abaixo) necessários para a realização do experimento nestas aulas.   

Tabela 1 – Lista de Materiais

Materiais

Comentários

Um pedaço de fio condutor

Aproximadamente 10 cm de fio elétrico comum, o qual poderá ser encontrado em casa de materiais elétricos ou eletrônicos ou então retirado de enrolamentos elétricos de aparelhos elétricos ou eletrônicos fora de uso.

 Pilha

1 pilha comum de 1.5 Volts será suficiente.

Prego de aço

Do tamanho e espessura suficientes para enrolar 10 cm de fio.

Bússola

Verifique o funcionamento da bússola antes de usá-la. Ou construa uma (aula onde se ensina construir uma bússola: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=207). 

Material de teste.

Moedas, clipes de papel, pregos pequenos etc.

Porta Pilhas e Fios de Conexão (Fig. 1)

Estes equipamentos são opcionais. O funcionamento do experimento não será prejudicado na falta destes.

               

Figura 1 – Conexão de fios (jacaré).

Imagem disponível em: http://2.bp.blogspot.com/_tGzSaEGVUhA/S6nFEpxENvI/AAAAAAAAANE/GsPzE3wdh5Y/s1600/garra-jacare3.jpg. Acesso em: 06 Set. 2010    

Motivação: 

Nesse momento, o professor deverá entregar a cada aluno uma tira de papel (como uma dinâmica de amigo secreto) em que estarão escritas frases que correspondam ao estudo dos ímãs.   

Sugestão de tiras de papel que poderão ser entregues a cada aluno:   

Tira 1: O ímã é um tipo de pedra   

Tira 2: O ímã tem um pólo Norte   

Tira 3: O ímã tem um pólo Sul   

Tira 4: O ímã pode ser criado utilizando corrente elétrica   

Tira 5: O ímã cria um campo magnético   

Tira 6: O ímã foi encontrado pela primeira vez na Magnésia (Turquia)   

Tira 7: O ímã se chamava magneto   

Tira 8: A área de estudo da Física chamada Magnetismo estuda o comportamento dos ímãs   

Tira 9: ímã  vem do francês Aimant, ou seja, amando.   

Tira 10: Antigamente chamavam que o ímã atraia a alma dos objetos   

Tira 11: Magnetismo e Eletricidade são dois estudos relacionados entre si   

Tira 12: Pode-se adquirir corrente elétrica utilizando ímãs.   

Tira 13: A carga elétrica é responsável pelos efeitos Elétricos   

Tira 14: A carga elétrica é responsável pelos efeitos Magnéticos   

Tira 15: O efeito os ímãs se dá por causa do movimento dos elétrons   

Tira 16: Os ímãs atraem objetos de ferro   

Tira 17: Os ímãs podem transmitir a capacidade de atrair objetos aos corpos de ferro   

Tira 18: O ímã tem dois pólos magnéticos   

Tira 19: Pólos de mesmo nome se repelem   

Tira 20: Pólos de nomes diferentes se atraem   

Tira 21: Nunca existirá um ímã de um único pólo   

Tira 22: O campo magnético é uma grandeza vetorial   

Tira 23: Grandezas vetoriais têm: Módulo, Direção e Sentido   

Tira 24: Uma bússola serve para se descobrir a direção e sentido de um campo magnético   

Tira 25: Nas regiões mais próximas de um ímã, o campo magnético é mais intenso   

Tira 26: Magnetização é o processo de magnetizar um pedaço de ferro   

Tira 27: A Terra é um grande ímã   

Tira 28: Na Terra temos os pólos Norte e Sul geográfico   

Tira 29: Na Terra temos os pólos Norte e Sul magnéticos   

Tira 30: O campo magnético gerado pela Terra é devido ao movimento de cargas elétricas em seu interior   

Tira 31: O eletroímã é um ímã feito pela corrente elétrica   

Tira 32: A unidade do campo magnético é a Tesla   

Tira 33: Ferros-velhos utilizam um eletroímã para prender carros   

Tira 34: Pode-se obter um ímã utilizando um solenóide   

Tira 35: Um solenóide é um enrolamento de fios na horizontal   

Tira 36: No pólo norte as linhas de força saem   

Tira 37: No pólo sul as linhas de força entram   

Tira 38: Não existe nenhum ponto onde o campo magnético é nulo   

Tira 39: As agulhas de bússolas são pequenos ímãs   

Tira 40: O campo magnético atravessa materiais (como por exemplo, madeira)   

Observamos que, caso haja um número maior de alunos do que de frases, o professor poderá organizar os alunos em duplas e entregar uma frase por dupla.   

Depois que cada aluno (ou dupla) estiver com sua tira de papel nas mãos, cada um deverá ler o que está escrito nela para que possam discutir as frases. Em seguida, os alunos, em conjunto, deverão organizar um texto com estas frases. Após a discussão e concordância da turma com a organização do texto formado pelas frases, deverão colá-las em um papel metro e fixá-lo na parede da sala de aula.   

Atividade 1 

Neste momento, o professor deverá apresentar o recurso que mostra que é possível criar um ímã com o uso da eletricidade.   

Recurso: Eletroímã

Link do Recurso no site do Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=17554        

Neste experimento (Fig. 2) enrolaremos um pedaço de fio condutor em um prego e o ligaremos a uma pilha fazendo com que passe corrente pelo fio. Nesta configuração geométrica do fio condutor, a corrente elétrica gera um campo magnético no sentido perpendicular a uma seção reta do prego fazendo com que apareçam polaridades norte e sul definidos. Ficando a ponta do prego com uma polaridade e a cabeça do prego com outra, como se fosse um ímã natural.   

Figura 2 – Demonstração da Experiência.

Imagem do recurso “Eletroímã” – http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=17554    

Para detectarmos se o campo magnético foi criado, podemos utilizar uma bússola como aparelho de teste. Portanto, se o campo magnético foi criado, ao se aproximar o prego da bússola, sua agulha defletirá de sua posição de repouso. Para se verificar a polaridade deste campo magnético, basta que se façam testes de repulsão e atração. Pode-se então verificar que cada lado do eletroímã tem uma polaridade distinta, ou seja, um lado será o norte e o outro lado o sul. Podemos ver que é possível criarmos um ímã com as mesmas características de um ímã natural, fazendo uso da eletricidade.   

Em relação à montagem do experimento, o professor deverá dar as seguintes instruções aos alunos:

  • Coloquem a bússola sobre uma mesa plana e longe da influência de campos magnéticos que não o terrestre, como por exemplo, alto-falantes.
  • Para fazer o solenóide (fio diversas vezes enrolado num objeto horizontalmente) enrola-se o fio condutor no prego ou em qualquer outro objeto maciço feito de aço, como, por exemplo, um arame. Deve-se deixar livre duas pontas do fio condutor de aproximadamente 2 cm de comprimento com as extremidades descascadas, para a conexão com a pilha (Fig. 3).   

Figura 3 – Demonstração da Experiência.

Imagem do recurso “Eletroímã” – http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=17554    

  • Liguem os pólos do eletroímã à pilha (Fig. 4).   

Figura 4 – Demonstração da Experiência.

Imagem do recurso “Eletroímã” – http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=17554    

  • Aproximem o eletroímã da lateral da bússola (Fig. 2) e façam movimentos circulares em torno dela para observar o movimento da agulha.
  • Aproximem de pequenos objetos metálicos com pesos e tamanhos diferentes para observar a intensidade da força de atração.   

Após o término do experimento, o professor deverá fazer as seguintes perguntas aos alunos.

  • O que acontece quando aproximamos o solenóide (prego circundado pelo fio condutor) à bússola?
  • Esse ímã feito com corrente elétrica seria mais útil que o ímã convencional? Por quê?   

Favoreça com que os alunos compreendam que, quando passa corrente elétrica pelo fio, circundado ao prego, este se comportará como um ímã, também denominado como um eletroímã, pois é um ímã obtido pela corrente elétrica. Este tipo de ímã é muito útil, quando precisamos exercer uma força magnética sobre algum equipamento metálico num determinado momento (exemplo, guindaste de ferro velho).   

Atividade 2 

Na atividade interior foi aprendido como se construir um ímã utilizando a corrente elétrica, ou seja, um eletroímã. Nesta atividade, será demonstrado este conceito – magnetismo, através de um experimento que apresenta o funcionamento de um guindaste.   

Para isto, o professor deverá exibir aos alunos o recurso, que se trata de um vídeo (Fig. 5), conforme postado abaixo. Este vídeo, "Gunidaste com Eletroímã", com duração de dois (2) minutos e 11 segundos, mostra como funciona um guindaste que utiliza um eletroímã.   

Recurso: Guindaste com eletroímã

Link do Recurso no site do youtube: http://www.youtube.com/watch?v=RMisidCzuYA&feature=related Acesso em: 30 Ago. 2010    

Figura 5 – Imagem do vídeo “Guindaste com eletroímã”.   

Sugestão: O professor, se preferir, poderá gravar o vídeo em DVD e apresentá-lo aos alunos na Sala de Vídeo da escola, de forma que todos possam assisti-lo ao mesmo tempo.      

Após apresentar o vídeo, o professor deverá promover uma conversa sobre este, de forma que os alunos percebam as relações entre o que foi mostrado no vídeo e o que foi trabalhado na atividade anterior (construção de um eletroímã). Para isto sugerimos o roteiro de discussão postado abaixo.   

Roteiro de Discussão:

  • O eletroímã fica atraindo os metais durante todo o manuseio do guindaste? Se não, como isso é possível?
  • A Força Magnética do eletroímã pode ser controlada? Como?
  • Deem outros exemplos de utilização de um eletroímã.
  • Qual a relação do experimento com o vídeo assistido?
  • Qual a importância de se conhecer os efeitos dos imãs e dos eletroímãs?
  • Dentre as frases discutidas no início da aula, quais estão diretamente relacionadas com este vídeo?   

Finalizando a atividade, o aluno deverá compreender o eletroímã é um ímã que pode ter sua Força Magnética controlada, pois quando maior a corrente elétrica que passar pelo fio, maior será a Força Magnética no eletroímã; além deste ser ligado e desligado a qualquer momento, cortando-se a corrente elétrica. Conhecendo os efeitos dos imãs e dos eletroímãs foi possível criar diversos equipamentos que auxiliam a sociedade, como por exemplo, os guindastes, alto-falantes, hard-disk (HD) etc. 

Atividade 3 

Finalizando a aula, sugerimos que o professor faça o seguinte questionamento aos alunos:   

“É correto dizer que no interior de um ímã, entre os dois pólos (Fig. 6), existe uma região magneticamente neutra?”.   

Figura 6 – Campo Magnético.

Imagem disponível em: http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendrive/arquivos/File/imagens/3fisica/3ima.jpg. Acesso em: 30 Ago. 2010    

Na discussão da pergunta feita acima, sugerimos que o professor dê algumas pistas, conforme roteiro abaixo.

  • No pólo positivo as linhas de campo se comportam como? E no pólo negativo?
  • Pode existir um ponto no ímã onde não haja Força Magnética?
  • A Terra é considerada um ímã gigante, existe algum ponto na Terra onde uma bússola não funcionaria?   

É importante que o professor incentive a discussão entre os alunos a respeito desta pergunta, bem como medie esta, favorecendo a formação da construção do saber de que, essa afirmação esta incorreta, pois as linhas de campo atravessam o ímã; logo, existe campo magnético no seu interior e não pode existir zona neutra entre os dois pólos (1).   

SUGESTÃO:

Peça para que, os grupos pesquisem em suas casas e tragam na próxima aula  vários tipos de ímãs encontrados nas suas casas.

Será feita uma atividade para se compreender o quão presente está esse objeto de estudo da Física no cotidiano dos alunos.

Oriente-os que podemos encontrar ímãs em diversos equipamentos elétricos, tais como: Alto-Falantes, Hard-Disk (HD), Leitores de CD etc.   

Referências Bibliográficas

(1) - Gaspar, Alberto. Física 1º Edição. p. 479, 2008.

Recursos Complementares

Teoria e experimentos:

http://ciencia.hsw.uol.com.br/eletroimas.htm     

Avaliação

Avalie a participação dos alunos nas discussões, na exploração do recurso e peça para que cada aluno pesquise na internet e em livros o funcionamento do trem bala. Promovendo assim um debate na próxima aula sobre este meio de transporte.

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