• Construir um receptor de ondas eletromagnéticas, na faixa de frequência de ondas de rádio;
• Compreender a relação entre ondas eletromagnéticas e o funcionamento de rádio e TV;
• Entender o funcionamento de um receptor de ondas eletromagnéticas, como o rádio;
• Perceber como ocorre a recepção de ondas eletromagnéticas e como é feita a decodificação do sinal.

• Ondulatória;
• Ondas mecânicas;
• Ondas eletromagnéticas;
• Propagação de ondas eletromagnéticas;
• Faixas do espectro eletromagnético;
• Ondas de radio

Uma enorme quantidade de ondas eletromagnéticas é produzida pelas estações de rádio a todo instante, em diversas frequências. Se as ondas estão compreendidas na faixa do espectro eletromagnético entre 3 kHz e 300 GHz são denominadas ondas de rádio. As ondas eletromagnéticas na faixa de ondas de rádio, entre 100 kHz e 300 000 kHz são denominadas radiofrequência. Essas ondas podem ser captadas por um receptor elétrico simples e reproduzidas por um fone de ouvido, utilizando a energia que elas transportam, não sendo necessário o uso de energia fornecida pela rede elétrica ou pilhas. Isso é possível usando nos receptores de radio frequência semicondutores que permitam a passagem da corrente elétrica apenas em um sentido.

Um dos primeiros semicondutores utilizados foi o galena,  minério denominado de Sulfeto de chumbo que contém 86,6% de chumbo e 13,4% de enxofre. O galena é o minério de chumbo mais abundante na natureza.

Essa sugestão de aula consiste em que os alunos, organizados em equipes de 5 componentes, em sala de aula ou em outro espaço que o professor ache pertinente, construam um rádio galena por equipe, seguindo as orientações a seguir.

Primeiro Momento - Confecção e montagem do Rádio Galena

Cada equipe inicia o procedimento com a confecção do indutor. 

Material Necessário 

• Base em material isolante de aproximadamente 20 Cm X 30 cm, pode ser de madeira, papelão, plástico ou outro material isolante;
• 50 metros de fio de cobre esmaltado número AWG 28 que corresponde a uma bitola de 0,37mm;
• Dois tubos em material isolante com diâmetro de 4,5 cm para o indutor e 4,0 para a antena, para o indutor recomenda-se um diâmetro maior porém usa-se mais fio;
• Ferro de solda, estanhador;
• Estanho para solda;
• Lixa;
• 20 metros de fio fino diverso, neste caso foi utilizado fios de um cabo de rede;
• Fita crepe;
• Caixas de som de computador;
• Alicate;
• Multímetro (opcional);
• 1 diodo 1n4148;
• Plug conector de áudio mono, P2 tipo fêmea.

Figura 1: Materiais utilizados. Créditos: o autor

Esse material é de baixo custo e o fio de cobre esmaltado pode ser encontrado em lojas  do setor elétrico principalmente  nas que trabalham com rebobinagem de motores e transformadores,  o fio fino encapado utilizado neste trabalho vem de sucata de cabo de rede, porém pode ser encontrado, novo, em lojas de informática, o diodo 1n4148  pode ser encontrado em lojas de eletrônica em geral.

Inicia-se a confecção do indutor colando-se dois pedaços de fita crepe, um sobre o outro, no tubo (Figura 2a) para fixar a extremidade do fio de cobre esmaltado (Figura 2b). Em seguida , enrolar cuidadosamente o fio sobre o tubo a fim de deixar o mesmo mais esticado e próximo possível, cuidando para não sobrepor um fio sobre o outro e deixando, em ambas as pontas, um pedaço de aproximadamente 20 cm sem enrolar (Figura 2c). Essas partes que ficarão sem enrolar servirão para fazer a conexão com os demais componentes.

   Figura 2a: Início da montagem do indutor - colocação da fita. Créditos: O autor             Figura 2b: Extremidade livre do indutor. Créditos: O autor         Figura 3c: Enrolando a bobina (indutor)

Com o indutor ou bobina pronto (Figura 3a), lixar aproximadamente 2cm de cada ponta do fio (Figura 3b).

      Figura 3a: Indutor (bobina) pronta. Créditos: o autor                                             Figura 3b:  Lixando as extremidades  livres do fio. Créditos: o autor

Em seguida, utilizando dois pedaços de fita crepe determinar a área da bobina a ser lixada (Figura 4a), deixando aproximadamente 1,5 cm de distância entre as fitas. Após determinada a área a ser lixada, utilizando um pedaço de lixa, remova o esmalte desta área (Figura 4b), cuidando para que apenas a área de cima do fio fique sem esmalte, ficando assim, as laterais onde os mesmos se tocam, isoladas.

              Figura 4a: determinação da área a ser lixada, Créditos: o autor                   Figura 4b: Remoção do esmalte da área delimitada. Créditos: o autor

Com o indutor pronto, utilizando a base isolante escolhida, fixa-lo na base passando um pedaço de fita crepe pelo interior do tubo e colando-o na base (Figura 5).

Figura 5: Bobina (indutor) fixado na base      

O passo seguinte, na construção do rádio galena e a montagem da Antena

Para construir a antena, as equipes precisarão do tubo de 4 cm de diâmetro (pode ser o tubo de papel toalha) e os 17 metros de fio fino encapado. Reservar o restante do fio fino (3 metros) para a construção do rádio. Fixar o início do fio com fita (Figura 6a) e em seguida enrolar o fio, pode ser do mesmo fio que o indutor (bobina), no tubo (Figura 6b) deixando apenas uma das pontas para a conexão com os demais componentes.

                                                                             Figura 6a: Fixação do início do fio da antena; Créditos: O autor                     Figura 6b: Antena pronta. Créditos: o autor.

Montagem do Rádio

Com a antena e o indutor já confeccionados pode-se iniciar a montagem do rádio conforme esquema elétrico mostrado na Figura 7.

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Figura 7: Esquema elétrico do rádio galena

Inicialmente, utilizando o estanho e o ferro de solda, soldar um pedaço de fio fino encapado em cada um dos terminais do indutor (Figura 8a e Figura 8b).

                                                                                    Figura 8a: Soldagem do fio ao indutor. Créditos: o autor.                  Figura 8b: Fio fixado do indutor. Créditos: o autor

 Em seguida,  soldar a um dos fios o diodo (Figura 10a e Figura 10b), preste atenção quanto a polaridade do diodo pois se colocado virado o mesmo não funciona. Para identificar a polaridade observar a barra que circunda um dos lados do diodo. Essa marca deve estar alinhada com a barra vertical no esquema elétrico da Figura 7 (Figura 9).

Figura 9: Foto do diodo e esquema elétrico mostrando sua polaridade

No outo terminal do diodo solde uma das conexões do plug de saída de áudio (Figura 10c) e em seguida a saída de audio (Figura 10d). 

                                                                                    Figura 10a: Soldagem do diodo ao indutor. Créditos: o autor                    Figura 10b: Diodo conectado ao indutor. Créditos: o autor

                                                          Figura 10c: Soldagem da saída do diodo para a saída de áudio. Créditos: o autor.          Figura 10d: Saída de áudio (peça rosa). Créditos: o autor

No outro fio solde o fio terra,  a antena, o conector e mais um fio que será utilizado para variar o indutor a fim de sintonizar os sinais de rádio (Figura 11) .

Figura 11: Junção dos demais fios.

O rádio galena está pronto (Figura 12). Agora é coloca-lo para funcionar.

Figura 12: Rádio galena 

Segundo Momento: Recepção de Ondas eletromagnéticas - Sintonizando emissoras de rádio.

Para sintonizar uma emissora de rádio, as equipes devem levar o seu rádio galena e demais equipamentos necessários para o ambiente que o professor achar mais adequado como sala de aula, laboratório ou até mesmo ao ar livre, onde tenha fonte de energia elétrica para alimentar as caixas de som. 

Conectando as caixas de som de computador ao conector de áudio (Figura 13),  o fio terra a um local que tem contato com o solo, como um pé de mesa ou cadeira, por exemplo, ou no neutro de uma tomada (Figura 14) será possível receber ondas eletromagnéticas no comprimento e frequência de rádio e, assim, sintonizar emissoras de rádio.

Figura 13: Preparado o rádio para receber o sinal de rádio

 Para sintonizar emissoras de rádio, inicialmente a equipe irá desenrolar vagarosamente o fio (Figura 14a) que forma a antena até encontrar uma estação. Este modelo de rádio de galena sintoniza emissoras de rádio alterando o número de voltas no fio da antena (Figura 14b). Ao sintonizar uma estação de rádio parar de desenrolar o fio que forma a antena e, e deslize o fio de variação do indutor pela área em que o esmalte foi removido, para encontrar a melhor recepção (Figura 15a). 

                                                                                  Figura 14: Recepção de sinal de rádio. Créditos: o autor.                     Figura 14b: Sintonizando emissoras de rádio. Créditos: o autor

Deslizando o fio pela parte lixada do indutor, faz-se a sintonia fina, melhorando assim a qualidade do sinal recebido (Figura 15b). Para sintonizar outras emissoras de rádio, deve-se variar o tamanho da antena até sintonizar o sinal da rádio e novamente fazer o ajuste fino conforme mostram as Figuras 15a e 15b. 

                                                                            Figura 15a: Ajuste da sintonia de emissoras de rádio. Créditos: o autor          Figura 15b:  Ajuste fino da sintonia. Créditos: o autor

Essas ações funcionam como o botão sintonizador do rádio, que seleciona a frequência da emissora. Ao deslizar o fio sobre o indutor, varia-se o número de espiras e com isso a frequência de recepção do sinal.

O indutor deve ter ao menos 100 espiras, voltas, e se utilizar um tubo de maior diâmetro a recepção será melhor. A antena deve sempre ficar na vertical. 

Terceiro Momento: Gravação de vídeo

Cada equipe poderá gravar um vídeo explicando a construção e o funcionamento do rádio galena, dando ênfase a funcionalidade de cada componente. O vídeo pode mostrar como procederam para sintonizar o sinal de rádio e o mesmo em funcionamento.

Como exemplo os alunos podem acessar o vídeo feito do funcionamento do rádio sugerido nesta aula e que está disponível no link  http://www.youtube.com/watch?v=pkIEt3eJKCc&feature=youtu.be.

Cada equipe pode postar o vídeo em um site público como o Youtube, por exemplo.

Para finalizar, o professor pode fazer uma explanação em que mostre como o procedimento que a equipe fez para sintonizar a estação de rádio se conecta ao funcionamento de rádio e TV. Para tanto, pode fazer uma aula expositiva. Como sugestão de material para preparar tal explanação o professor pode buscar subsídio nos artigos Como funiciona o rádio e Como funciona a televisão. No portal do professor, as sugestões de aula Como funciona a televisão e Nas ondas de rádio , são excelentes atividades que podem complementar esta sugestão de aula.

Vídeo do funcionamento do rádio galena sugerido no momento 1 disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=pkIEt3eJKCc&feature=youtu.be

http://br.groups.yahoo.com/group/galena_brasil/

http://www.fmre.org.mx/publicaciones/radio%20de%20galena.pdf

http://www.cienciamao.usp.br/dados/rec/_olaboratorioemcasaradio-.arquivo.pdf

 http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem2_2008/FelipeMAlmendros_DavidSoares_F609_RF2.pdf

Avaliação 1

Cada equipe, utilizando os mais variados tipos de fontes de pesquisa, realizará uma pesquisa sobre o funcionamento do rádio galena e, em sala de aula ou em um espaço que o professor achar ideal, fará a apresentação do rádio galena construído por sua equipe, citando os componentes utilizados para construí-lo e qual a finalidade de cada componente.

Avaliação 2

Baseado no esquema elétrico do rádio galena (Figura 7) identifique cada componente na imagem do rádio galena pronto, indicando sua finalidade no funcionamento do rádio.

Avaliação 3

Cada equipe irá apresentar aos demais colegas da turma, como procederam para sintonizar o sinal de rádio.

Avaliação 4

Em equipe responderão:

a) Qual finalidade de deslocar o fio sobre a parte lixada do indutor (bobina)?

b) Quantas emissoras de rádio sua equipe conseguiu sintonizar?

c) Qual a relação entre o comprimento da antena e o numero de emissoras de rádio sintonizadas?