APROPRIAÇÃO DO CONCEITO DE CAMPO MAGNÉTICO A PARTIR DO EXPERIMENTO HISTÓRICO DE OERSTED

## APROPRIAÇÃO DO CONCEITO DE CAMPO MAGNÉTICO A PARTIR DO EXPERIMENTO HISTÓRICO DE OERSTED

Bismarck de Araújo Freitas , Prof. Dr. Marcos Antônio Barros 1 2

## Resumo

- O presente trabalho tem como principal finalidade investigar a importância do uso do experimento histórico de Oersted, durante as aulas de eletromagnetismo em uma turma do terceiro ano do Ensino Médio, composta por dez alunos, da Escola Estadual Dep. Álvaro Gaudêncio, na cidade de Campina Grande, PB, na compreensão do conceito de campo magnético. Nossa pesquisa é do tipo qualitativo, na qual realizamos um levantamento histórico, gerando nossa fundamentação teórica. A partir dessa fundamentação e de uma revisão literária acentuada, realizamos um levantamento de concepções iniciais dos alunos envolvidos no processo, através de um pré-teste, no sentido de identificar que tipo de argumento os alunos usam para conceituar campo magnético. Esse teste inicial terminou por guiar nossas futuras intervenções. Após a realização das oficinas, um pós-teste foi aplicado no sentido de confirmar ou não se associar uma abordagem histórica aos seus experimentos, propiciam uma compreensão mais próxima da realidade científica ou menos fragmentada, humanizando a forma tradicional com que alguns assuntos são inseridos na vida dos estudantes.

Palavras-chave : Ensino-aprendizagem; história da Ciência; Experimento de Oersted.

## Introdução

O presente artigo é resultado de um Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), no qual aborda-se questões relativas ao ensino do eletromagnetismo, em particular a realização do experimento histórico de Oersted em sala de aula do ensino médio, no sentido de favorecer a uma melhor compreensão do conceito de campo magnético, apresentando uma reflexão sobre o experimento e seu relato histórico. Partindo desse pressuposto, tínhamos uma argumentação inicial que enfatizava se a realização do experimento histórico de Oersted em sala de aula do ensino médio contribui para uma aprendizagem mais significativa do conceito de campo magnético.

Para responder a essa indagação, tomamos como referência o artigo 'A experiência de Oersted em sala de aula', de Chaib e Assis, (2007). Esses pesquisadores utilizaram-se de materiais de baixo custo em suas experiências, mostrando-nos a possibilidade de vislumbrar e reproduzir todas as experiências realizadas por Oersted em seu histórico trabalho.

Pesquisas (MARTINS, 1988; CHAIB & ASSIS, 2007) têm notadamente nos revelado que a descrição de relatos históricos em sala de aula, contribui fortemente no desenvolvimento e aprendizagem dos alunos, ajudando a compreender melhor o assunto, bem como enfatizando as dificuldades que os cientistas encontraram no processo teórico e prático do experimento. Assim, como nos revela Martins (1988), o estudo histórico permite aos professores, portanto, compreender melhor os

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26 a 30 de janeiro de 2015

assuntos, entender as dúvidas de seus estudantes, respeitar as dificuldades do assunto e tentar abordar o problema com cuidado.

Dessa forma, apostando nessa abordagem histórica e experimental, fundamentamo-nos nos relatos históricos preconizados por Oersted, a partir de informações obtidas em fontes documentais secundárias de boa qualidade (MARTINS, 1986b), no sentido de investigarmos, em uma turma composta por dez alunos, a importância do uso da experiência de Oersted e a compreensão do conceito de campo magnético, em sala de aula do terceiro ano do Ensino Médio, da Escola Estadual Dep. Álvaro Gaudêncio em Campina Grande, PB.

Dentro de uma abordagem qualitativa (RICHARDSON et al.,2008), descrevemos, compreendemos e analisamos como se deu o processo de apropriação desse conceito, utilizando-se de duas etapas, evidenciadas a partir da discussão das nuances históricas da descoberta e posteriormente em outra aula, à reprodução do experimento dentro dos mesmos parâmetros de medida da época. Evidentemente, os materiais utilizados nas experiências são diferentes dos utilizados por Oersted, bem como os resultados obtidos. Assim, entendemos que o uso articulado desses instrumentos, mesmo sendo aplicados em etapas diferentes da pesquisa, nos permitiu durante o processo de análise dos dados, evidenciados no pré e pós-testes, verificar que a definição de campo magnético toma uma conceituação adequada, notadamente atrelada a uma satisfação por ter realizado algo diferente em sala de aula, desarticulado das aulas enfadonhas e fragmentadas, dentre as quais alguns assuntos são inseridos.

## 2. Aspectos Históricos

Os pesquisadores Chaib e Assis (2007), relatam que antes do início do século XIX os fenômenos relacionados com eletricidade e magnetismo eram totalmente desconexos, no entanto, como nos assegura Martins (1986a), 'três anos antes de Oersted, já se observara que as bússolas eram perturbadas, durantes tempestades, e que por ação de raios sua polaridade podia até ser invertida' (MARTINS, 1986a, p. 91). Assim, vários cientistas da época acreditavam na existência de alguma relação entre a eletricidade e o magnetismo.

Segundo Dias (2004), Hans Christian Oersted era um dos pesquisadores que acreditavam que os efeitos magnéticos são produzidos pelos mesmos efeitos que os elétricos. No sentido de tentar explicar essas ideias, ele realizou experiências a fim de buscar relações entre uma agulha imantada e o tal conflito elétrico. O termo 'conflito elétrico ' refere-se, segundo Martins (1986b), a um efeito manifestado no 1 condutor e no espaço que o cerca. Assim, Oersted observou que se um fio fosse percorrido por uma corrente elétrica e junto dele tivesse uma bússola, a orientação da sua agulha seria alterada. Como Martins (1986b) nos relata em seu trabalho:

A parte retilínea desse fio é colocada em posição horizontal, suspensa acima da agulha magnética, e paralela a ela. Nessa situação, a agulha magnética será movida, e a sua extremidade que está sob a parte do fio de

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conexão mais próxima ao terminal negativo do aparelho galvânico será desviada para oeste (MARTINS, 1986b. p. 116).

## Afirma também que:

Se o fio de conexão é colocado em um plano horizontal sob a agulha magnética, todos os efeitos são como no plano acima da agulha, mas em direção inversa. Pois o polo da agulha magnética sob o qual está a parte do fio de conexão que está próximo ao terminal negativo do aparelho galvânico, desvia-se para leste (MARTINS, 1986b, p. 119).

Assim, com essas observações, podemos perceber que o efeito era muito fraco, no qual ocorria um pequeno desvio na agulha magnética. Com isso,

Se a distância entre o fio de conexão e a agulha magnética não exceder ¾ de polegada, o desvio fará um ângulo de cerca de 45°. Se a distância variar, o ângulo diminuirá à medida que a distância cresça (MARTINS, 1986b, p. 119).

Oersted também percebeu que os efeitos ocorridos durante o experimento não eram atribuídas à atração, como relata Martins em seu trabalho:

Pode-se deslocar a posição do fio de conexão para leste ou para oeste, [...]; portanto, o efeito não pode ser atribuído à atração [...] (MARTINS, 1986b, p. 119).

Assim, deu-se a descoberta do eletromagnetismo por Oersted, no ano de 1820, causando um grande espanto na comunidade cientifica, mesmo naqueles que defendiam a ideia da existência de uma relação entre eletricidade e o magnetismo.

## 3. Análise dos Resultados

A pesquisa foi realizada na Escola Estadual Dep. Álvaro Gaudêncio na cidade de Campina Grande, PB, na turma do terceiro ano do ensino médio, constituída por dez alunos. A fim de evitarmos a exposição nominal desses alunos, procuramos representá-los através de letras de A a J.

Inicialmente, no sentido de analisarmos as suas concepções a respeito do conceito de campo magnético - assunto que eles já haviam estudados em sala de aula com o seu professor - aplicamos um pré-teste. As respostas analisadas nesse questionário nos permitiu vislumbrar quais erros conceituais à maioria dos alunos comete ao tentar conceituar campo magnético. Para as aulas seguintes, elaboramos e utilizamos um material instrucional, a partir da nossa fundamentação teórica, na qual a história da descoberta do eletromagnetismo vivenciada por Oersted fosse usada para provê-los de elementos nos quais se clarifica a construção do conceito de campo magnético, revelando-lhes o significado. Paralelamente a esse fato, reproduzimos o experimento original de Oersted, utilizando-se de materiais alternativos, analisando e discutindo suas nuances dentro de uma linguagem mais atual e significativa.

Durante a realização das aulas, alertamos para o fato que estávamos realizando os experimentos que Oersted realizou, com materiais atuais, e que os materiais utilizados na época eram completamente diferentes dos nossos e,

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portanto, os nossos resultados deveriam ser possivelmente melhores. Entendemos que, revivendo os problemas que deram origem a um conceito, com os mesmos argumentos da época em que foi estabelecido, o estudante terá uma melhor compreensão do conceito, pois vai entender porque o conceito existe, ao saber os argumentos que realmente convenceram aos cientistas.

Durante a realização dos experimentos, alguns alunos perceberam que o desvio da bússola (figura 04) girava diferente do desenho mostrado na experiência de Oersted. Inicialmente essa constatação levou-os a diferentes explicações, até que um deles sugeriu trocar os polos das pilhas, gerando uma tomada de posição favorável ao sentido da corrente e do campo magnético no entorno do fio.

Outro ponto que merece destaque refere-se à questão da posição da agulha imantada junto ao fio percorrido por uma corrente elétrica. Diferentemente do que expõe o livro adotado e usado na Escola (Coleção Física Aula por Aula. Ed. FTD, vol. 3, Claudio Xavier e Benigno Barreto, 2010, p. 175, Figura 05), a agulha não fica perpendicular ao fio, mas tem um leve desvio quando em presença da corrente elétrica. Esse fato mexeu com todos, como observamos nos comentários dos alunos C e D, durante a realização do experimento:

Aluno C - mas tá no livro que a agulha fica perpendicular ao fio;

Aluno D - e o livro tá errado professor?

Notadamente, essas representações inadequadas do livro didático utilizado pelos alunos, são fortemente alertadas no artigo de Martins (1988), quando nos remete a qualidade do conteúdo histórico existente, notadamente sobre os indícios de mitos científicos sobre o fenômeno em questão, além de relatos bibliográficos distorcidos sobre os cientistas envolvidos.

Assim, com a realização do experimento em sala de aula, a maioria dos alunos que respondeu ao pré-teste, ficou surpreso com os resultados obtidos, evidentemente, diferentes do que eles haviam respondido. Daí a necessidade de realização de um segundo teste, no sentido de entendermos qual era o comportamento deles, após a realização dos relatos históricos e dos experimentos. Assim, na análise do pós-teste, notamos que as respostas dadas anteriormente mudaram na direção mais coerente cientificamente.

Além disso, perceberam também que ao mudarmos a posição da bússola em relação ao fio, o desvio era diferente quando era colocada embaixo ou em cima do fio. Com isso, outros alunos, a exemplo de B e F, ficaram surpresos com os resultados obtidos, pois foram diferentes do que eles haviam afirmado na questão cinco do pré-teste.

Aluno B - a energia irá passar pela bússola;

Aluno F - não sabia o que iria acontecer.

Após visualizarem esses efeitos na reprodução do experimento, suas respostas no pós-teste mudaram, sendo respondida de forma mais coerente.

Aluno B - a agulha da bússola irá mover cerca de 45º para leste ou oeste, isso mudará conforme a posição que ela vai está em relação ao fio. A bússola embaixo do fio, temos um desvio para o oeste e em cima para o leste;

Aluno F - ela teria um desvio de mais ou menos 45° nos dois casos, só mudaria o sentido que a agulha da bússola apontaria.

Outro ponto bastante importante que chamou a atenção dos alunos ocorreu quando falávamos sobre a origem do campo magnético; nesse ínterim, percebemos que vários questionamentos foram produzidos a cerca das duas primeiras questões

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do pré-teste. Notadamente, um dos questionamentos realizado pelo aluno I, sugere que:

Aluno I - no caso do prego e do ímã eu sei que ele irá atrair o prego, mas por que a agulha da bússola também seria atraída?

A riqueza desse questionamento permitiu evoluir nossa aula, para um contexto mais histórico, utilizando-se da nossa fundamentação teórica, que predominantemente explora a evolução dos trabalhos desenvolvidos por Oersted, na consolidação do conceito de campo magnético. Mostramos experimentalmente que um dos polos da agulha imantada da bússola, seria atraído pelo polo oposto do imã. Mostramos que polos de mesmo nome se repelem e os polos de nomes opostos devem ser atraídos mutuamente. Com isso, alguns alunos notaram a importância do ensino da história da física, associado ao experimental, para poderem compreender alguns conceitos estudados.

## 4. Considerações Finais

Nossas considerações finais partem da nossa proposta de ensino de física, pensada nos objetivos desta pesquisa. A História da Física aqui discutida apresenta os problemas que levaram à formulação de um particular conceito; ela revela os ingredientes, lógicos ou empíricos, que foram realmente importantes nesse processo. De fato, os materiais que utilizamos foram diferentes dos que Oersted utilizou, em 1820, bem como a eficiência dos resultados obtidos, ou seja, pilhas, fios, bússola, eram rudimentares em relação aos que utilizamos em sala de aula e, portanto, não há como termos os mesmos resultados. No entanto, esse fato não invalida a nossa proposta, pois entendemos que a concepção pensada é a mesma.

A primeira etapa de nossa pesquisa foi à realização do pré-teste. Com as respostas dos alunos pesquisados, traçamos os roteiros de aulas e experimentações, no sentido de bloquear ou pelo menos atenuar possíveis ideias errôneas a respeito da origem do campo magnético. Paralelamente a esses pressupostos, nossa fundamentação teórica nos alerta para uma possível concretização de erros conceituais nos livros didáticos, coisa que terminou por acontecer, gerando uma desconfiança naquilo que estávamos propondo nos experimentos, a exemplo do que relatamos no texto.

Durante o relato histórico do experimento realizado por Oersted e a realização dos experimentos, percebemos na maioria dos alunos pesquisados, o grau de satisfação e surpresa, evidenciada pela participação e interesse com que eles faziam perguntas, realizavam os experimentos, procurando interagir fortemente com todo o aparato de uma aula para eles 'diferenciada'.

Na análise das respostas do pós-teste, percebemos que houve um ganho conceitual na maioria dos alunos, quando passaram a entender o efeito da corrente elétrica sobre a agulha da bússola, evidenciando-se uma possível interpretação para a ideia de campo magnético, em oposição ao campo magnético terrestre.

Portanto, como alguns pesquisadores têm nos revelado, as descrições dos relatos históricos em sala de aula, contribuem fortemente no desenvolvimento e aprendizagem dos alunos, fazendo com que eles passem a ter uma melhor compreensão do assunto, bem como, evidenciando as dificuldades que os cientistas encontraram no processo teórico e prático dos seus experimentos na tentativa da construção dos conceitos físicos.

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## Referências

CHAIB, João Paulo M. C.; ASSIS, André K. T. Experiência de Oersted em sala de aula. Revista Brasileira de Ensino de Física , p. 41-51, 2007.

DIAS, V. S. Michael Faraday: subsídios para a metodologia de trabalho experimental. Dissertação - Instituto de Física, USP, São Paulo, 2004.

MARTINS, Roberto de Andrade. Contribuição do conhecimento histórico ao ensino do eletromagnetismo . Caderno Catarinense de Ensino de Física 5: p. 49-57, 1988. MARTINS, Roberto de Andrade. Experiências sobre o efeito do conflito elétrico sobre a agulha magnética. Cadernos de História e Filosofia da Ciência (10): p. 115-122, 1986a.

MARTINS, Roberto de Andrade. Oersted e a descoberta do eletromagnetismo . Cadernos de História e Filosofia da Ciência (10): p. 89-114, 1986b.

RICHARDSON, R. J et al. Pesquisa social: métodos e técnicas . 3. ed. São Paulo: Atlas, 2008.

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