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de atividade sobre o documentário Tesla – o mestre dos raios, que traz a vida e o trabalho do físico Nikola Tesla, grande inventor do século XIX e início do ...
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!
Um professor de Física discute e apresenta uma proposta de atividade sobre o documentário Tesla – o mestre dos raios, que traz a vida e o trabalho do físico Nikola Tesla, grande inventor do século XIX e início do século XX que criou os sistemas de geração e transmissão de corrente alternada, responsável pela energia elétrica segura que temos hoje em quase todos os lugares.
Professor Anderson Pifer - Física
a. uma base de madeira (13x8x2)cm; b. 4 metros de fio de cobre esmaltado com 0,6 mm de diâmetro (bitola 22) para a construção das espiras e do eletroímã; c. 2 pilhas AA (1,5 volt cada) e um suporte para ligá-las em série; d. 30 cm de fio de cobre, rígido, com 2,3 mm de diâmetro (bitola 11) e encapado para a sustentação da espira do motor; e. 30 cm de cabo flexível com 0,5 mm de diâmetro (bitola 24) para a ligação do motor didático; f. um ímã. Pode ser obtido, por exemplo, em alto-falantes ou em disco rígido de computadores quebrados; g. um motor de corrente alternada, desmontado, para a demonstração. Este motor pode ser obtido a partir de ventiladores, liquidificadores ou outros equipamentos já danificados; h. um parafuso de aproximadamente 10 mm de diâmetro e 10 cm de comprimento; i. estilete e alicate; j. cartolina, papel, caneta e lápis;
Campos magnéticos induzidos; Indução eletromagnética: leis de Faraday e Lenz; História da Eletricidade.
Principais etapas e estratégias para trabalho interdisciplinar sugerido
O professor começa exibindo o vídeo, e a seguir faz demonstrações relacionadas ao eletromagnetismo. A exibição do vídeo deve ser feita após o desenvolvimento dos conceitos fundamentais do eletromagnetismo como as leis de Faraday e Lenz. O professor deve aproveitar este excelente vídeo como um forte elemento motivador para o trabalho. Ainda com o objetivo de estimular os alunos, logo após a exibição do vídeo, o professor pode levar para a sala de aula dispositivos elétricos que estão relacionados ao eletromagnetismo como por exemplo, motores elétricos caseiros, motores de corrente alternada, bobinas de indução, eletroímãs, transformadores, etc. Como sugestão, são mostrados a seguir alguns exemplos de experimentos ou dispositivos que podem ser obtidos ou construídos pelo professor para esta etapa.
Eletroímã Este experimento permite verificar a presença do campo magnético gerado pela passagem da corrente elétrica através das espiras (bobina). Procedimento:
Os motores de indução são o tipo o mais comum de motor de C.A., estando presente em muitos eletrodomésticos (liquidificadores, ventiladores, motores de lava-roupas, etc.) e aplicações industriais. Este motor trabalha “movendo” um campo magnético em torno do rotor, denominado “campo magnético girante”. O estator que cerca o rotor contém um eletroímã sofisticado. O estator não se movimenta, mas sim o campo magnético que ele produz. O estator gera pólos magnéticos que se deslocam em um círculo se movimentando em torno do rotor (figura 2.b). Quando o rotor é exposto a campos magnéticos alternados, correntes elétricas são induzidas tornando-o magnético. A interação entre os campos magnéticos do rotor e do estator produz o torque necessário para o funcionamento do motor.
Modelo didático de um motor elétrico Motores didáticos são sempre uma atração nas aulas de eletromagnetismo. No motor proposto a seguir, é possível verificar a interação do campo magnético induzido pela passagem da corrente elétrica na bobina com o campo magnético do ímã. A bobina que funciona como o rotor do motor fica sujeito a um torque que a faz girar (figura 5).
Procedimento: a) Faça os furos na base de madeira como mostra a figura 3.a. b) Construa dois suportes para a espira com o fio rígido de 2,3 mm de diâmetro e desencape- os nas extremidades como mostra a figura 3.b. As medidas não precisam ser precisas, mas procure fazer os dois suportes iguais.
c) Faça a bobina com cerca de 3 cm de diâmetro usando o fio de cobre esmaltado (bitola 22). Enrole o fio até obter aproximadamente 20 espiras deixando cerca de 2 cm nas duas extremidades para fixá-las e obter os eixos diametralmente opostos como mostra a figura 4. Em uma das extremidades, raspe o esmalte de uma das metades ao longo do fio.
Figura 3. a) base de madeira; b) suporte para a espira
Raspar apenas um dos lados desta extremidade
d) Fixe os suportes da bobina nos furos da base e conecte as pilhas, em série, às extremidades desencapadas usando o cabo flexível (fio para ligação). Coloque o ímã sobre a base de modo a ficar abaixo e rente à da bobina, como mostra a figura 5.
Assim que a bobina é colocada sobre o suporte, o circuito é fechado e um campo magnético é induzido. A interação deste campo magnético com o campo magnético do ímã produzirá um torque fazendo com que a bobina gire. Se ela não começar a girar, dê um “empurrãozinho” para vencer a inércia.
APROFUNDAMENTO
Nesta etapa os alunos começam trabalhar. O professor deverá separá-los em grupos com até 4 integrantes e propor um trabalho de pesquisa. O professor poderá sugerir alguns temas, a fim de direcionar o trabalho. A seguir são apresentadas algumas sugestões: a) As primeiras máquinas elétricas; b) Guerra das correntes; c) Invenções de Nikola Tesla; d) Estudos de Nikola Tesla sobre as transmissões sem fio; e) Geração, transmissão e uso da energia elétrica; f) O legado de Nikola Tesla em nossos dias.
Hora de avaliar a aplicabilidade da atividade
O conteúdo que se refere ao eletromagnetismo proposto para o desenvolvimento deste trabalho deve ser abordado na 3ª série do ensino médio. Para esta proposta de trabalho, sugerimos ao professor: 2 aulas para a exibição do filme e demonstração dos dispositivos eletromagnéticos; 1 aula para a orientação de pesquisa; 2 aulas para a orientação da exposição.
1.1. Livros e periódicos:
CHILDRESS, David Hatcher. As Fantásticas Invenções de Nikola Tesla. São Paulo: Mandras, 2004. Este livro trata das principais invenções de Tesla, muitas delas descritas por ele mesmo. Apresenta o caráter visionário e até mesmo esotérico deste inventor. CARLSON, W. B. Inventor de Sonhos. Scientific American História : A ciência na era dos Inventores, São Paulo, nº 4, p. 83-87. Este artigo relata os pontos principais da vida e da obra de Nikola Tesla.
1.2. Páginas da Rede (internet)
Páginas do Museu Nikola Tesla, em Belgrado, Sérvia. http://www.tesla-museum.org/meni_en.htm http://www.yurope.com/org/tesla/ Trás imagens de objetos pessoais e das invenções de Tesla, além de artigos biográficos. Acessado em outubro de 2008.
Página sobre o filme proposto para este trabalho: Tesla – Master of Lightning http://www.pbs.org/tesla/index.html Apresenta outras propostas de trabalho em sala de aula usando o filme. Acessado em outubro de 2008.
Página do “Tesla Memorial Society of New York” http://www.teslasociety.com/index.html Nesta página, há uma homenagem ao Tesla. O professor vai encontrar muitas outras referências. É interessante notar como Tesla é orgulhosamente tratado como um cidadão americano, ainda que durante sua vida isso não é percebido. Acessado em outubro de 2008.
Feira de Ciências – Projetos de Motores didáticos. http://www.feiradeciencias.com.br/sala22/Motor00.asp Aqui o professor poderá encontrar outras idéias além das já apresentadas neste trabalho para a construção de máquinas elétricas. Acessado em outubro de 2008.
1.3. Quais as principais palavras-chave para busca de mais material na internet? Nikola Tesla, eletromagnetismo, “corrente alternada”, “guerra das correntes”, “projeto Wardenclyfe”, “história da eletricidade”.
1.4. Passeios, visitas e lugares para levar os alunos. Uma opção para complementar este trabalho é o professor agendar uma visita técnica a uma usina de energia elétrica de sua região.
