Situações de Aprendizagem propõe o estudo dos circuitos elétricos e das propriedades elétricas e magnéticas da matéria. A situação de aprendizagem 1 tem como objetivo mostrar a presença da eletricidade em nossas vidas, destacando as características dos equipamentos elétricos.
11desenvolvimento da Situação
Reconhecendo a eletricidade no dia-a-dia
- Existem outras tarefas que ainda serão rea- lizadas que utilizam a eletricidade?
- Você consegue apontar uma atividade que utilize eletricidade sem ser um aparelho
Você consegue identificar uma atividade que utiliza eletricidade sem ser um dispositivo que utiliza eletricidade sem ser um dispositivo elétrico moderno? Ressalta-se que alguns equipamentos, como lâmpadas e furadeiras, podem ser classificados em dois grupos: motores e resistores.
Encaminhando a ação
É possível identificar algum elemento ca- racterístico em cada grupo? Qual?
Ordenando os aparelhos elétricos
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 2
Buscando as especificações dos aparelhos
- O que você acredita que vai ocorrer com o aparelho se as especificações não forem
- Que símbolos representam a corrente, a tensão, a potência e a frequência de cada
- Existe um elemento comum, entre aqueles identificados na primeira atividade (rotei-
Faça uma pesquisa em sua casa procurando as placas de especificações ou manuais de cada dispositivo eletrônico que você possui. O que você acha que acontecerá com o dispositivo se as especificações não forem seguidas? Quais símbolos representam a corrente, tensão, potência e frequência de cada tensão, potência e frequência de cada dispositivo.
Podemos dizer que os equipamentos de alta potência são os maiores consumidores de energia elétrica. Como complemento a esta Situação de Aprendizagem, seria enriquecedor se os alunos pudessem ler algo mais sobre este tema. Para que os símbolos explorados na atividade do roteiro 2 (Encontrando especificações de dispositivos) sejam melhor compreendidos, é necessário definir formalmente as grandezas representadas por estes símbolos.
17SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 3
- ligue agora uma única lâmpada em uma pilha e, depois, em duas, conforme a figu-
- Quais são as principais grandezas envol- vidas no circuito?
- Há uma maneira de relacionar essas gran- dezas? Qual?
O que acontece com o brilho da primeira lâmpada quando a segunda e depois a terceira lâmpada são adicionadas? Explique o que aconteceria se uma lâmpada de 127 V fosse ligada por engano a uma rede de 220 V, com base nos conceitos que acabámos de discutir na Situação de Aprendizagem 2. Por outras palavras, as observações que os alunos fizeram precisam de ser explicadas com a primeira lei de Ohm.
Ou seja, após completar a atividade do ponto 1 do cenário 3, você poderá, com base nas respostas, discutir a relação entre corrente, tensão e resistência (lâmpada) para explicar as observações, ou seja, a primeira lei de Ohm-it. A próxima situação de aprendizagem é dedicada à discussão sobre choque elétrico, quando os alunos têm que realizar entrevistas com um eletricista ou funcionário da empresa de energia de sua região. Esta situação de aprendizagem visa reconhecer o choque elétrico e seus efeitos, avaliando os riscos e os cuidados necessários no uso da eletricidade, principalmente em casa.
Choque elétrico
- Um sapato de borracha nos protege de to- mar um choque? Por quê?
- Quando uma pessoa toma um choque, ela pode sofrer algum dano permanente?
23Encaminhando a ação
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 5 DIMENSIONANDO O CIRCUItO DOMÉStICO
A partir da organização do roteiro 5, a discussão deve ser direcionada para a formalização da lei que relaciona a resistência do fio ao comprimento, à espessura (bitola do fio) e ao tipo de material de que é feito: a segunda lei de Ohm (resistividade valores para diferentes materiais podem ser facilmente encontrados em livros de física). Neste ponto, a questão dos disjuntores deve ser revisitada para que os alunos possam compreender as consequências da inclusão de múltiplos aparelhos nas instalações eléctricas e os riscos iminentes caso as especificações não sejam seguidas. Explore outras instruções encontradas no manual de aparelhos elétricos, como por exemplo o uso de disjuntores e os riscos do uso do “Benjamin”.
O uso do “Benjamins” deve ser discutido, pois é um item muito comum no dia a dia. Competências e Habilidades: Compreender como a eletricidade é medida; estimar o custo e consumo de energia elétrica; conhecer alternativas seguras para economizar energia elétrica; entende a relação entre consumo de energia, potência e tempo. Estratégias: utilizar a conta de luz para estimar o consumo e os custos de energia nas residências; A partir desta discussão, determine os dispositivos que mais consomem energia nas residências e assim sugira alternativas de economia de energia.
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 6
Energia elétrica e a conta de luz de cada mêso objetivo de fazer o estudante refletir sobre as
- Qual é a unidade de medida da energia consumida?
- Qual é a média diária de consumo de ener- gia da casa?
- Você seria capaz de estimar o valor a ser pago em um banho (para isso basta
- Estime o valor pago pelo consumo da ge- ladeira, da televisão e do ferro de passar
Usando as perguntas sugeridas, você pode pedir aos alunos que interpretem a conta de luz e depois respondam às perguntas. Vale ressaltar que o preço da conta de luz varia de acordo com a faixa de consumo. Qual o valor médio cobrado por unidade de energia consumida (para isso basta dividir o valor cobrado pela energia consumida).
Qual destes aparelhos anteriores mais contribui para o valor a pagar na conta de luz. É importante enfatizar nesta atividade a unidade de medida da energia elétrica, o quilowatt (kWh), e porque a energia elétrica é medida nesta unidade e não em joules (J). Quando falamos na unidade de medida de energia elétrica, fica um pouco mais claro que energia é o produto da potência do equipamento e do tempo que ele permanece ligado.
INDICADORES DE APRENDIZAGEM
As medições diárias em gráfico permitem estimar o consumo mensal do agregado familiar e identificar o dia de maior consumo. Os números acima apresentam dados referentes ao consumo de energia elétrica e água de cinco lavadoras industriais vendidas no Brasil. Com base nessas informações conclui-se que no grupo estudado. a) quanto mais uma máquina de lavar economiza água, mais consome energia elétrica. b) a quantidade de energia elétrica consumida por uma máquina de lavar é inversamente proporcional à quantidade de água por ela consumida. c) a máquina I é ideal, conforme definição apresentada. d) a máquina que consome menos energia elétrica não é a que consome menos água. e) a máquina que mais utiliza eletricidade não é a que utiliza mais água.
Podemos perceber, em relação ao gráfico, que a máquina III é a que consome menos energia, mas seu consumo de água não é dos menores. Enem-2005) Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1 kWh seja de R$ 0,40, o consumo mensal de energia elétrica desta casa é de aprox.
Fiação mínima: 4 mm 2 Disjuntor ou Fusível: 30A
O que pode acontecer com a fiação da casa se os fios tiverem bitola menor do que a mostrada? Se a tensão for 127 V o chuveiro não aquecerá adequadamente (é interessante que o cálculo seja feito mostrando a diminuição da potência do chuveiro); Se a fiação tiver bitola menor, gerará mais calor que o normal, fazendo com que o isolamento do fio derreta, causando um possível curto.
Muitos manuais de equipamentos elétricos in- dicam o dimensionamento da rede elétrica e,
Ao usar extensões, é importante ter em mente a relação entre o comprimento da corda e a resistência. O aumento da resistência provoca uma diminuição da corrente, pois a extensão atua como se fosse um resistor conectado em série ao dispositivo. Se os cabos de extensão forem finos e os equipamentos a eles conectados forem de alta potência, essa combinação pode levar a um aquecimento maior do que o esperado, carbonização ou derretimento dos isoladores e consequentemente fundir os fios e levar a um curto-circuito.
Além disso, como o cabo de extensão atua como se fosse um resistor em série com o equipamento, haverá queda de tensão nele e, consequentemente, a tensão oferecida ao equipamento deverá ser inferior ao esperado, comprometendo o funcionamento do o equipamento. Isso leva ao aquecimento da fiação e do próprio benjamin, o que pode causar um curto-circuito.
Grades de correção das questões
T Ema 2 – CamPOS E FORçaS ElETROmaGnéTiCaS
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 7
33desenvolvimento da Situação de
Percepção dos campos e sua natureza
- Em que pêndulo o ímã está escondido?
- Como o pêndulo identifica quando é apro- ximado um ímã ou um canudinho eletri-
Em seguida, pegue um canudo de refrigerante e esfregue-o uma vez com um pedaço de papel higiênico. Como é que o pêndulo reconhece quando um íman ou um canudo carregado se aproxima, ou seja, o que detecta a aproximação do íman e do canudo carregado. A ideia é que os alunos percebam que, numa perspectiva moderna, as interações elétricas e magnéticas ocorrem entre a fonte (o ímã) e o alvo (o pêndulo).
Em seguida, sistematize a discussão para que os conceitos sejam claramente compreendidos pelos alunos. Para conseguir se ajustar melhor, você pode utilizar exercícios numéricos que reforcem esses aspectos. Para isso, é necessário fornecer aos grupos de alunos, além dos três pêndulos, os materiais descritos, como ímãs, bússolas, clipes, pedaços de papel, giz, canudos para refrigerantes, papel higiênico ou papel toalha, etc. .
SITUAÇÃO DE APRENDIZAGEM 8 ESTIMANDO GRANDEZAS
Estimando grandezas
Para deixar mais claro o que será feito, dê um exemplo simples de estimativa da massa de todas as pessoas na sala calculando a massa média de 70 kg. Em seguida, explique o fenômeno que será utilizado para estimar as grandezas: um raio (uma descarga elétrica atmosférica). Conteúdos e temas: ordem de grandeza e estimativa de grandezas elétricas como resistência, tensão e corrente elétrica.
Estratégias: utilizando objetos do cotidiano do aluno, tentar estimar a ordem de grandezas envolvidas em alguns fenômenos. Por exemplo, estime a voltagem em casa, a corrente que flui através de um liquidificador, a quantidade de cargas que atravessam os fios que conectam o liquidificador à tomada.
37Encaminhando a ação
Para fazer isso, pegue um pequeno ímã e fixe-o. tantas moedas quanto possível, isso dará aos alunos uma maneira de avaliar a força do campo magnético do ímã. Para que possam perceber essa diferença, pegue uma bússola e mostre que qualquer ímã pode mover sua agulha, indicando que o campo do ímã é maior que o da Terra. Quando o íman se aproxima do íman fixo a partir dos pontos A e T, observa-se uma repulsão que nos permite concluir que o pólo A tem o mesmo pólo do íman fixo, portanto é o pólo sul, e T é o pólo norte.
Conhecendo os pólos do ímã AT é possível saber quando haverá repulsão ou atração nas experiências. No Experimento II, a outra extremidade do ímã, que possui pólo A (sul), quando o ímã é dividido, torna-se o pólo norte, que será então atraído. No Experimento III, a outra extremidade do ímã, que tem o lado T originado da ruptura, possui o pólo sul, portanto será repelido pelo ímã fixo.
P ROPOSTaS dE SiTUaçõES dE RECUPERaçãO
Sala originária do programa de formação continuada de professores do ensino secundário em física. Espaço de apoio, pesquisa e colaboração para professores de Física promoverem projetos e atividades complementares. Inclui diversas disciplinas de ensino de física, como banco de teses e trabalhos além de eventos e todo o material desenvolvido pelo Grupo de Reelaboração do Ensino de Física (GREF).
Utilizar o texto GREF – Leituras de Física – Eletromagnetismo, p., como leitura completa da Situação de aprendizagem 2. Programa de apoio a alunos do ensino médio, ministrado por alunos de bacharelado da USP. Contém material produzido para uso de alunos do ensino médio, em sua maioria textos e questões.
C OnSidERaçõES FinaiS
