CONCEITOS:

normalmente procura-se estudar, e promover no aluno, a aprendizagem e a compreensão. Onde leva-se em conta que, qualquer compreensão que se tenha a respeito de algo, seja consideravelmente razoável, racional e mais correto do que incorreto. Mas, há inúmeras concepções errôneas, ideias que precisam de um maior amadurecimento em sua explicação ou uma melhor tática metodológica de abordagem, para que estas possam ser compreendidas.

Assim, este capitulo foi elaborado com a finalidade de apresentar os conceitos abordados em física no que diz respeito a eletricidade, buscando assim, avaliar a compreensão dos alunos do terceiro ano do ensino médio a partir de seus pontos de vista, quer sejam eles corretos ou incorretos, ainda que necessite de pequenas correções.

E que a partir de uma coleta de dados com base em um questionário anexado no Apêndice A, foi apresentado alguns conceitos contidos no mesmo, com intuito de explanar o que vem a ser cada um dos conceitos cobrados.

4.1 CONCEITOS:

Esses elementos pertencentes a Física são muito importantes por estarem muito presentes no cotidiano de todos os alunos. Pois a eletricidade é incluída como um dos alicerces da sociedade moderna, e que passamos a notar isto como maior evidência de sua vital importância, quando ela nos faz falta por qualquer que seja o motivo.

Logo, é muito interessante ter compreensão de conceitos básicos associados a eletricidade e de como se dá sua funcionalidade. E que isto pode trazer benefícios para o cidadão, para os meios de produção e para o meio ambiente. Vejamos alguns conceitos trabalhados na pesquisa para construção deste trabalho.

a) Carga Elétrica:

Todos os materiais de que se têm conhecimento, a matéria que o compõe é formada de átomos. Assim entende-se que os átomos são compostos, segundo ponto de vista mais clássico, de prótons (P), nêutrons (N) e elétrons (e). E que as cargas elétricas referentes a cada um dos elementos que constituem o átomo, são representadas respectivamente como: positiva, neutra e negativa. Sabe-se que elas interagem entre si, como pode-se perceber na figura 1:

Figura 1:Interações entre as cargas elétricas.

Fonte: Carga elétrica – Infoescola6_.

A medida que os estudos na área de física avançaram, pôde-se provar que a carga elétrica transportada por um próton é a mesma que a de um elétron, que serão diferenciadas apenas pelas cargas de sinais opostos. Assim pode se determinar a carga elétrica elementar indicada pela letra e, cujo valor é:

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Tem-se que C (Coulomb), a unidade adotada no sistema internacional de unidades.

Proposições:

 Um corpo que está com carga elétrica positiva existe uma falta de elétrons, assim o número de prótons é maior que o número de elétrons.  Se um corpo está com carga elétrica negativa existe uma falta de

prótons, assim o número de prótons é menor que o número de elétrons.  Se um corpo está com carga elétrica neutra, o número de prótons é igual

ao número de elétrons.

E o módulo da carga elétrica pode ser determinado como:

Da equação acima, “Q” é o módulo da carga elétrica, “n” é a quantidade de elétrons, e “e” é a carga elétrica elementar, _. Quando dois corpos são atritados, há uma transferência de elétrons, do corpo que possua menor eletronegatividade, para o de maior. Exemplo: um pente de plástico atritado com uma flanela de lã faz com que o pente possa atrair pequenos pedaços de papel.

É interessante saber, que os prótons e nêutrons não se movimentam com a eletrização, mas somente os elétrons.

b) Corrente Elétrica:

Um condutor metálico, que tem a característica de ter elétrons livres, quando é conectado a um polo positivo, e em sua outra extremidade a um polo negativo, esses elétrons inicialmente livres e desordenados iniciam um movimento ordenado e em um sentido - a corrente elétrica.

Assim podemos definir como movimento ordenado de cargas elétricas.

Sentido da Corrente:

Para o sentido da corrente temos que diferenciar o sentido real do sentido convencional, como vemos na Figura 2.

Figura 2:Sentidos real e convencional da corrente elétrica.

Fonte: Corrente elétrica – Física – Infoescola7_. Intensidade da Corrente:

Observando os elétrons que passam por uma seção transversal de um fio podemos medir a quantidade média de elétrons que passam pelo fio, assim a intensidade média da corrente elétrica (i) num condutor em um intervalo de tempo ∆t, é definido como:

Assim para o sistema internacional temos que a corrente elétrica será definida como Ampére (A), daí:

Assim um Ampére é definido como coulomb por segundo.

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c) Diferença de Potencial:

A diferença de potencial (d.d.p) também denominada de tensão elétrica (V) é uma grandeza física que está intimamente ligada ao conceito de corrente elétrica, então iniciaremos nosso estudo relacionando brevemente a definição de corrente elétrica com o aprendizado da diferença de potencial. Na figura 3, podemos ver, o instrumento que se utiliza para aferir o valor da diferença de potencial.

Figura 3: Instrumento utilizado para medir d.d.p.

Fonte: Voltímetro - Física - Infoescola8_.

Inicialmente devemos lembrar a definição de corrente elétrica, afinal o que é corrente elétrica? Corrente elétrica é o fluxo ou movimento de partículas carregadas em um condutor de forma ordenada.

Porém para “existir” corrente elétrica entre dois pontos deve haver uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos dois pontos.

Para entendermos a d.d.p, relembremos o seguinte: todo corpo que está eletrizado, recebeu ou cedeu elétrons. Como a carga de um elétron é representada por (-) o corpo que recebeu elétrons fica carregado negativamente (denominado de íon negativo ou ânion), já o corpo que cedeu elétrons ou perdeu fica carregado positivamente, pois o mesmo tem falta de elétrons, denominado de íon positivo ou cátion.

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Portanto esse desequilíbrio de cargas entre dois corpos revela que ambos têm um potencial elétrico diferente, ou seja, existe uma diferença de potencial elétrica.

Então consideremos um dispositivo capaz de manter uma diferença de potencial entre dois corpos. Esses “dispositivos” são denominados de geradores, ao qual comumente podemos associar a uma simples pilha. Por exemplo, de acordo com a Figura 4, a pilha (gerador elétrico) mantém entre seus terminais + e – uma diferença de potencial elétrico V= V(+) – V(-). Quando ligamos os terminais desse gerador a um condutor (fio de cobre) ao filamento da lâmpada, a mesma se acende, pois, ocorre um movimento de cargas elétrica no condutor (corrente elétrica).

Figura 4: Movimento ordenado dos elétrons num fio.

Fonte: Diferença de Potencial - Física - Infoescola9.

Como foi dito a diferença de potencial é uma grandeza física expressa no SI por V (volts) em homenagem ao Físico Alessandro Volta.

d) Condutores e Isolantes:

Todos os corpos são constituídos por átomos e estes são formados por partículas com pequenas dimensões que são os nêutrons (não possuem

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carga), os prótons (partículas de carga positiva) e os elétrons (partículas de carga negativa).

Os nêutrons juntamente com os prótons ficam no interior do núcleo, e os elétrons ficam na eletrosfera. Para manter esses elétrons sempre em órbita na eletrosfera, existem forças internas que os seguram, não deixando que os mesmos escapem.

No entanto, quanto maior a distância entre a órbita e o núcleo, mais fraca é a força que mantém o elétron preso ao átomo, pois, dessa forma, pode se mover com certa liberdade no interior do material, dando origem aos chamados elétrons livres.

O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. São eles os responsáveis pela passagem e transporte da corrente elétrica através dos materiais. São chamados de condutores aqueles materiais onde há possibilidade de trânsito da corrente elétrica através dele como, por exemplo, o ferro.

Este é um elemento químico que possui dois elétrons na última camada, os quais estão fracamente ligados ao núcleo. Dessa forma, o ferro se torna um ótimo condutor de eletricidade, como ilustra a Figura 5:

Fonte: Condutores e Isolantes - Mundo da educação10.

Com os materiais isolantes, também chamados de materiais dielétricos, ocorre o processo inverso. Nesses materiais, os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo atômico, ou seja, eles não possuem elétrons livres ou a quantidade é tão pequena que pode ser desprezada. Dessa maneira, não permitem passagem de corrente elétrica. São bons exemplos de materiais isolantes: o vidro, a borracha, a cerâmica e o plástico.

e) Resistência Elétrica:

Sabe-se que quando um condutor é conectado a uma fonte de tensão (V), ele passa a ser percorrido por uma corrente elétrica de intensidade (i), na qual consiste o movimento ordenado dos elétrons, que por sua vez estavam livres no condutor. De forma que, para a maior parte dos condutores, essas grandezas são proporcionais, ocasionando que a razão entre elas seja uma constante:

E que essa constante é a resistência elétrica do condutor e é representada pela letra R. Assim, a relação anterior pode ser reescrita como:

Conhecida como a Primeira Lei de Ohm, esta equação pode ser aplicada a todos os resistores.

Contudo, somente os condutores ôhmicos mantêm o seu valor constante, não dependendo da tensão e da corrente às quais são submetidos.

A resistência elétrica pode ser conceituada como a capacidade que um corpo tem de dificultar à passagem de corrente elétrica quando submetido a uma diferença de potencial. Logo, essa dificuldade se caracteriza a resistência elétrica.

Alguns fatores que determinam a resistência elétrica de um condutor são:

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 Área de secção transversal: corresponde à largura. Quanto mais largo for o condutor, mais facilmente os elétrons passarão por ele, o que causará diminuição na resistência;

 Comprimento: se um condutor for muito extenso, maior será o caminho a ser percorrido pelos elétrons, aumentando a possibilidade de choques e causando perda de energia durante o percurso. Dessa forma, quanto maior for o comprimento, maior será a resistência;

 Material que o constitui: os materiais que possuem maior quantidade de elétrons livres são os que oferecem maior facilidade para a passagem da corrente, portanto, uma menor resistência elétrica. Os melhores exemplos são os metais.

Nessa equação, “ρ” é a resistividade do material, “l” é o comprimento do condutor, e “A” é a área de seção transversal.

A unidade de medida da resistência no Sistema Internacional é o Ohm, representado pela letra grega Ω (ômega), em homenagem ao físico alemão George Simon Ohm.

Essa unidade representa a razão volt/Ampére. A Figura 6, exemplifica como a resistência atua, quando num condutor a passagem de corrente.

Fonte: O que é resistência elétrica – Mundo da elétrica11_.