• Compreender que um conjunto de espiras é denominado de solenóide.
• Como é o campo magnético de um solenóide.
• Como relacionar a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com intensidade da corrente.
• Como relacionar a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com seu número de espiras.
• Como relacionar a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com o seu comprimento.

• Ter conhecimento que um fio passando corrente cria campo magnético.

A. O que é um solenóide?

Professor, inicie a aula mostrando o que é um solenóide. Use a figura 1, a seguir, para lhes apresentar o solenóide e orientá-los no levantamento das hipóteses abaixo.

Atividade 1. Linhas de campo do Solenóide

1.1. Levantamento de Hipóteses:

Peça aos alunos para discutirem e esclarecerem,  em grupo,  as seguintes hipóteses:

1. Um solenóide é um conjunto de espiras?
2. Quando o solenóide é atravessado por uma corrente elétrica, ele poderá produzir campo magnético?
3. Como pode ser construído um solenóide?

Figura 1. Solenóide, conjunto de espiras paralelas ou bobina. Imagem obtida do site:
 http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/campo_magnetico/espira/lineas_12.jpg     

 1.2  Linhas de Campo Magnético de Solenóide

 Para observar como é o campo de um solenóide, o professor deve providenciar um solenóide que atravessa uma placa de acrílico transparente, de forma que possa ser colocado sobre o retroprojetor, como o da figura 2(A). A imagem do solenóide, projetada na tela, permitirá visualizar como são orientadas as linhas de campo magnético (figura 2 B).  Para obter a imagem apresentada na figura 2 (B), resultado da orientação das linhas de força provocada pelo campo do solenóide, o professor deve salpicar limalha de ferro, ou pó de esponja de aço, sobre a placa acrílica, enquanto o solenóide é atravessado por uma corrente elétrica.  

Etapas da atividade:

1. Os alunos colocarão o solenoide sobre o retroprojetor e ligarão a corrente no solenoide.
2. Salpicarão sobre ele fragmentos de ferro, que pode ser obtido de uma esponja de aço , destas de lavar panelas.
3. Observarão o que acontece com os fragmentos de aço sobre o acrílico, pela projeção do acontecido na tela.
4. Descreverão o fenômeno, dando uma explicação física para o ocorrido

(A)

(B)

Figura 2. (A) Solenóide indicando a corrente e orientação do campo magnético, obtida no site:
 http://cepa.if.usp.br/e-fisica/imagens/eletricidade_magnetismo/basico/cap14/fig273.gif
   (B) Imagem das linhas de campo do solenóide montado na placa de acrílico sobre um retroprojetor 
http://wsfq.inete.net/contents/Fisica/IMfigs/fig11.gif  

C. Os Pólos Magnéticos de um Solenóide

Atividade 2. Descubra os pólos magnéticos de um solenóide, realizando a atividade a seguir:

Preparação da atividade e realização.

1. Monte, usando um fio rígido, um solenoide semelhante ao da figura 3.
2. Outra opção é colocar a bússola dentro de uma pequena caixa, que tenha a parte superior aberta e enrolar um fio entorno da caixa.
3. Coloque a bússola dentro da caixa.
4. Enrole um fio fino e flexível entorno da caixa.
5. Gire a caixa com a bússola até que a agulha fique orientada paralelamente aos fios do solenóide, que envolve a caixa, quando o circuito estiver aberto.
6. Desencape as extremidades do fio que está enrolado na caixa.
7. Ligue as extremidades do fio à uma pilha grande, de 1,5 volts e observe se isso acarretará mudança na direçaõ do ponteiro da bússola.
   
   

Peça aos alunos que apresentem uma explicação para o observado, orientado pelas seguintes questões:

• A bússola desviou?
• O que significa o desvio da bússola?
• Onde é o pólo norte do solenóide?
• Se o observador estiver usando a mão direita, com o polegar indicando o sentido do campo magnético criado pelo solenóide e os demais dedos indicarão o sentido correto ou o oposto da corrente?

Figura 3. Solenóide com bússola no seu interior, o ponteiro da bússola está inicialmente orientado pelo campo magnético da Terra. Imagem obtida do endereço: http://efisica.if.usp.br/apoio/img/DSCN0064.JPG 

D. Discussão sobre o Solenóide

Os estudantes, com esta atividade, verão que o solenóide tem uma grande aplicabilidade em circuitos e instrumentos elétricos. Mostre a eles  a figura 4, que  ilustra uma campaínha elétrica, uma possível aplicação. Em seguida passe para a atividade 3.

Figura 4. Campaínha elétrica construída pelo autor da aula. Nela um fio em forma de solenóide, preenchido com um núcleo de material ferromagnético. O solenóide da campaínha ao conduzir corrente alternada, faz vibrar uma lâmina metálica, produzindo um som. (foto: Daniel R Ventura)

Atividade 3 . Responda as seguintes questões em grupo.

 Questões sobre o solenóide, oriente os alunos para que em grupo discutam as questões abaixo. Faça um sorteio, de forma que cada grupo, mesmo tendo discutido entre si todas as questões, apresente a todos os colegas da turma,  somente as que forem sorteadas para eles apresentarem:

1. O solenóide atravessado por corrente cria campo magnético?
2. Como posso, usando a mão direita, descobrir os pólos magnéticos do solenóide?
3. Como é orientado o campo magnético dentro e fora de um solenóide.
4. Relacione a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com intensidade da corrente.
5. Relacione a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com seu número de espiras.
6. Relacione a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com o seu comprimento.
7. Onde os solenóides aparecem ?

Caso não seja possível sanar as questões, utilize os recursos complementares.

O campo de um solenóide pode ser formalizado pelos sites:
http://educacao.uol.com.br/fisica/campo-magnetico-espira-e-solenoide.jhtm
http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/campo-magnetico-no-interior-um-solenoide.htm 

Após ter estudado o campo magnético criado por um solenóide, o aluno deverá saber:

• Como é orientado o campo magnético dentro e fora do um solenóide.
• Relacionar a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com intensidade da corrente.
• Relacionar a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com seu número de espiras.
• Relacionar a intensidade do campo magnético no interior de um solenóide com o seu comprimento.