Eletricidade no Cotidiano

1. Eletricidade no Cotidiano Aluno do Mestrado: Luís Fernando Gastaldo Professor Esc. Est. Ens. Médio Profª. Maria Rocha Santa Maria, RS

2. Trajetória do professor • Formação: Matemática e Física • Atuação profissional: desde 1990; em ensino fundamental, médio, e superior (e cursos pré-vestibulares); ensino público e particular; nas cidades de Santa Maria, Jaguari, Santiago, São Luiz Gonzaga, Santo Angelo, Ijuí, São Borja,...

3. Instituição da situação de ensino • Esc. Est. Ens. Médio Profª. Maria Rocha Nº de alunos: 1700 • EDUCAÇÃO BÁSICA:Ensino Médio:  1ª, 2ª, 3ª séries Ensino Médio noturno com matrícula por disciplina 1ª, 2ª, 3ª séries • CURSOS PROFISSIONALIZANTES: Cursos Técnico em Contabilidade-área de gestão, Técnico em Informática-área de informática, Técnico em Secretariado-área de gestão.

4. 3ª Série do Ensino Médio; • Ano: 2006 • Disciplina: Física • Turmas: A, B, C, D, E, F, G (180 alunos) • Conteúdo desenvolvido: Eletricidade Eletrodinâmica (Potência elétrica; Lei de ohm) • Nº de horas aula (45min): 15 Público alvo da situação de ensino

5. Condições estruturais da Instituição • Salas com uma média de 25 alunos; • 3 Laboratórios de informática • (80 computadores com internet) • Biblioteca, com computadores para pesquisa; • Salas de Projeção, TVs 29’ (fixas e Móveis), Vídeo-Cassete, DVD, Data-Show;

6. Considerações sobre o ensino de física • A presença do conhecimento de Física na escola média ganhou um novo sentido a partir das diretrizes apresentadas nos PCN. • Objetiva agora, a partir das novas diretrizes, construir uma visão voltada para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir e participar da sociedade.

7. Nesse sentido, além da preparação para o vestibular, a física contempla também os jovens que, mesmo após a conclusão do ensino médio, não tenham mais contato escolar com o conhecimento em Física , mas possam, compreender e participar do mundo em que vivem • A Física é apresentada como uma disciplina formada por um conjunto de unidades específicas que permitem descrever qualitativa e quantitativamente os fenômenos naturais, de forma a estabelecer leis que são válidas tanto no nosso cotidiano como nas regiões mais remotas do Universo.

8. A maioria dos aparelhos e equipamentos que fazem parte de nosso dia-a-dia necessitam de energia elétrica para seu funcionamento, de modo a cumprirem diversas funções, tais como iluminar, aquecer, esfriar, centrifugar, triturar, transmitir sons e imagens, entre outras.

9. Transposição da física diária para o conhecimento escolar Quais são os processos e fenômenos físicos que ocorrem no interior de equipamentos elétricos e eletrônicos de forma a proporcionar tantos efeitos diferentes? A compreensão dos fundamentos do eletromagnetismo é indispensável para efetuar uso adequado, eficiente e seguro de aparelhos e equipamentos, além de fornecer subsídios para analisar, realizar escolhas e otimizar essa utilização.

10. O estudo da eletricidade precisa centrar- se em conceitos da eletrostática e da eletrodinâmica, possibilitando, por exemplo, compreender por que aparelhos que servem para aquecer consomem mais energia do que aqueles utilizados para comunicação, dimensionar e executar pequenos projetos residenciais, ou ainda, distinguir um gerador de um motor.

11. Em aparelhos e dispositivos elétricos residenciais, identificar seus diferentes usos e o significado físico das informações fornecidas pelos fabricantes (tensão nominal, freqüência, potência dissipada, entre outras); Relacionar essas informações com os conceitos físicos, visando explicar seu funcionamento e dimensionar circuitos simples para sua utilização; Compreender o significado das redes de 110 V e 220 V, importância do calibre de fios, funcionamento de disjuntores e fios-terra, de forma a facultar a análise do funcionamento de instalações elétricas domiciliares e plena utilização de manuais de instrução de aparelhos elétricos;

12. Dinâmica da situação de estudo • Módulos Didáticos, planejados segundo um Modelo de Três Momentos Pedagógicos (Delizoicov e Angotti, 1991): • Problematização Inicial • Organização do Conhecimento • Aplicação do Conhecimento

13. Estruturação das atividades e estratégias didáticas procurando contemplar em cada Módulo: • Atividade para uso de material experimental; • Atividade para uso de textos de divulgação científica ou equivalente em sala de aula; • Atividade envolvendo uma situação mais próxima da vivência cotidiana dos alunos para ser trabalhada na perspectiva de resolução de problemas.

14. Problematização inicial Durante a Problematização Inicial são apresentadas para a discussão com os alunos, questões ou situações que estejam relacionadas com a temática central a ser abordada e que , ao mesmo tempo, tenham um potencial problematizador, por estarem referenciadas na realidade vivencial destes alunos. A partir disto, várias outras questões e/ou situações podem surgir. O professor deve investir naquelas realmente desafiadoras e que possam se tornar verdadeiros problemas para os alunos.

15. A postura do professor precisa ainda, se voltar mais para auxiliar na explicitação de dúvidas levantadas sobre o assunto do que fornecer explicações prontas e acabadas.

16. Onde não está a eletricidade? Lista dos aparelhos, instrumentos, componentes elétricos e eletrônicos que usa ou conhece em casa, no trabalho ou no lazer. Classificação os elementos da lista anterior nos grupos: resistivos, motores, fontes, elementos de comunicação e informação ou como componentes elétricos e eletrônicos.

17. Você vai escolher pelo menos 5 aparelhos elétricos de sua casa e anotar todas as informações que estão nas suas "chapinhas"

18. Faça uma tabela como a representada abaixo, relacionando todos os aparelhos elétricos que estão sendo utilizados em sua casa, anotando as suas potências e seus tempos de uso. Observe também a sua conta de energia elétrica.

19. Organização do conhecimento Durante a Organização do Conhecimento, os fundamentos necessários à compreensão do tema central e ao encaminhamento de soluções para as questões da Problematização Inicial (PI) são sistematicamente estudados sob o estímulo e a orientação do professor através de atividades diversas.

20. Observação do chuveiro As informações contidas nas chapinhas se referem a grandezas físicas que caracterizam as condições de funcionamento desses aparelhos. Vamos descobrir qual é a relação entre essas grandezas e os aparelhos elétricos presentes em nosso dia-a-dia. Qual é a transformação de energia realizada pelo chuveiro? Onde ela é realizada?

21. Quando a água esquenta menos? Dá choque em algum lugar quando você toma banho? Quantos pontos de contato elétrico existem no resistor? Observe que o resistor é divido em dois trechos. Quais são os pontos de contatos para a ligação verão? E para a posição inverno? Por que o chuveiro não liga quando a água não tem muita pressão?

22. Observação das lâmpadas 1. Qual delas brilha mais? 2. Qual a relação entre a potência e o brilho? 3. Em qual delas o filamento é mais fino? 4. Qual a relação existente entre a espessura do filamento e a potência? 5. Em qual lâmpada a corrente no filamento é maior? 6. Qual a relação existente entre a corrente e a espessura?

23. Observação dos fusíveis O fusível é um elemento essencial em circuitos elétricos pois sua função é proteger a instalação. Existem vários tipos de fusíveis e o mais comum é o de rosca, conforme ilustra a figura a seguir. Neste, o material utilizado é uma liga de estanho. Outro tipo de fusível é o de cartucho, geralmente utilizado em aparelhos de som, entre outros. Fusível cartucho

24. Potência elétrica Tomar banho é uma das boas e desejáveis coisas a fazer após um dia de trabalho, ou de um jogo na quadra da escola. Mas se o chuveiro é daqueles que quando o tempo está frio ele esquenta pouco e nos dias quentes ele ferve, o banho pode tornar-se um martírio. Como é que se obtém o aquecimento desejado nesses aparelhos?

25. Maior aquecimento Maior Potência Maior Corrente O controle do aquecimento nas lâmpadas, chuveiros e outros aparelhos resistivos é realizado através do valor da corrente elétrica que existe no resistor. Assim: P = i.U

26. Lei de Ohm É através do controle da corrente que se pode graduar o aquecimento produzido pelos aparelhos resistivos. Escolhendo um material para ser o resistor, uma espessura e um comprimento adequados, a resistência elétrica do resistor fica determinada e assim o valor da corrente elétrica pode ser controlado. Existe uma fórmula que permite o cálculo da resistência elétrica. Adotando-se:

27. R para a resistência elétrica do resistor;  para a resistividade (ou resistência específica) do material; L para o comprimento do resistor; A para a área de sua secção transversal. Podemos escrever que: R = ρ . L A

28. Aplicação do conhecimento A Aplicação do Conhecimento tem dupla finalidade: Inicialmente, destina-se à utilização dos conhecimentos construídos pelos alunos para interpretar as situações problematizadas inicialmente, procurando delimitar o grau de compreensão conseguido para as mesmas; ao mesmo tempo, esta etapa deve ser um espaço de exploração de novas situações, preferencialmente vinculadas à vivência cotidiana dos alunos, e que possam ser compreendidas e explicadas utilizando-se dos conhecimentos desenvolvidos nas aulas.

29. Em ambos os casos deve-se buscar elementos que suscitem e/ou indiquem a necessidade de aprofundamento dos estudos, abrindo-se para nova temática, ou seja para o desenvolvimento de um novo módulo didático

30. O resistor de uma ducha com a inscrição (220 V – 2800 W/3800 W) tem o aspecto da figura. Esse resistor é constituído de um fio de níquel-cromo de resistência específica 1,1 x 10-6 W.m, 0,6 mm de diâmetro e 4 m de comprimento, enrolado em espiral, com três pontos de contato elétrico. No ponto A está ligado um dos fios fase e aos pontos B e C, dependendo da posição da chave, liga-se o outro fio fase, que estabelece as ligações inverno verão. Você vai rever o conteúdo das aulas anteriores fazendo e pensando nestas questões.

31. Faça o esquema da ligação verão desta ducha. • Faça o esquema da ligação inverno. • Calcule a resistência elétrica na posição verão, quando ela está desligada. • Calcule a resistência elétrica da ducha em funcionamento na posição verão, • Faça os mesmos cálculos dos itens c e d para a ligação inverno, considerando que o comprimento do fio, neste caso, é 2,8 m. • Por que na posição inverno a água da ducha sai mais quente?

32. Numa rede de 220 V é ligado um chuveiro com a inscrição 220 V – 2.800 W/ 4.400 W. Determine: a corrente exigida pelo aparelho para dissipar as potências nominais quando o chuveiro está ligado com a chave na posição "verão" e na posição "inverno"; o menor diâmetro possível do fio e o fusível que devem ser utilizados nessa instalação. Consulte a tabela;

33. a energia consumida num banho de 15 minutos com o chuveiro ligado na posição "inverno"; a porcentagem de consumo de energia em banhos de aproximadamente 15 minutos de uma família de três pessoas, cujo consumo mensal é de 250 kWh.

34. Avaliação A avaliação na disciplina de física é uma atividade educativa necessária para aferir o rendimento do processo de ensino e de aprendizagem do aluno e do professor. A avaliação apresentar-se-á também como um elemento importante para a (re)orientação das lacunas do processo educativo para gerar novas oportunidades de aprendizagem.

35. Através da avaliação, o resultado obtido no decorrer do trabalho conjunto (professor e aluno) será comparado, com os objetivos propostos, a fim de constatar o progresso, as dificuldades, e as (re)orientações, as correções necessárias, para cumprir sua função de instrumento auxiliar do aluno e do professor em busca de (novos) caminhos para o processo de construção do conhecimento profissional e de pessoa humana.

36. A avaliação do rendimento dos alunos será feita utilizando-se de múltiplos instrumentos (testes; provas; trabalhos em grupo e/ou individuais; atividades experimentais; atividades em laboratório de informática; projetos; participação dos alunos durante o desenvolvimento das aulas, em debates e seminários; pontualidade e assiduidade) decorrentes do entendimento (escola-currículo-professor-aluno), desde que permita o efetivo progresso do ensino e da aprendizagem