UMA PROPOSTA DE EXPERIMENTO: VISUALIZAÇÃO E CÁLCULO DA CORRENTE ELÉTRICA PARA ALUNOS DO 9º ANO.

## UMA PROPOSTA DE EXPERIMENTO: VISUALIZAÇÃO E CÁLCULO DA CORRENTE ELÉTRICA PARA ALUNOS DO 9º ANO.

## *Pâmela Gonçalves 1 , Alexandre Lopes de Oliveira 2

1 PROPEC - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, Campus Nilópolis, pamelaagoncalves@hotmail.com

2 PROPEC - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, Campus Nilópolis, alexandre.oliveira@ifrj.edu.br

## RESUMO

O intuito deste trabalho é apresentar uma proposta de experimento de baixo custo que pode ser usada nas aulas de ensino de ciências para alunos do nono ano do ensino fundamental. No experimento, por analogia, é representado a passagem de elétrons em um fio e o surgimento da corrente elétrica. A utilização de analogias no ensino de ciências é uma das técnicas utilizadas pelos professores de Física para promover a compreensão de conhecimentos científicos pelos alunos. O experimento foi montado com materiais de fácil acesso aos professores, como madeira, pregos, interruptor entre outros, podendo ser reproduzido de forma simples por outros docentes. Acredita-se que a proposta aqui apresentada permite proporcionar ao aluno visualizar o surgimento da corrente elétrica, pelas representações das cargas elétricas em movimento, e assim poder calcular a intensidade de corrente elétrica. Espera-se possibilitar uma aprendizagem significativa ao estudante, o interesse deles durante a aula, o envolvimento durante as atividades e uma melhora durante a avaliação do conteúdo.

Palavras-chave : ensino fundamental; ensino de ciências; corrente elétrica; experimento de baixo custo

## INTRODUÇÃO

- O professor de Física pode optar por alguns tipos de técnicas para auxiliá-lo no ensino tentando sempre facilitar a aprendizagem dos conceitos científicos pelos seus alunos. Além disso,

de acordo com a tradição, a Física é percebida em geral pelos professores como uma disciplina com um alto grau de dificuldade para ser assimilada pelos estudantes e com isso os mesmos apresentam como resposta desinteresse e problemas com aprendizagem dos conteúdos ministrados. (PRATA, 2012)

Dentre essas técnicas temos: experimentação, leitura de textos introdutórios, recursos audiovisuais entre outros.

- É de conhecimento dos professores de Ciências o fato de que a experimentação pode despertar um interesse entre alunos de todos os níveis escolares. Normalmente, os alunos costumam atribuir à experimentação um caráter motivador e lúdico. Para os professores a utilização de experimentos em sala

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aumenta a capacidade de aprendizado, pois funciona como meio de envolver o aluno nos temas em pauta. (GIORDAN, 1999)

Segundo Freire (1997), para compreender a teoria é preciso experienciá-la. A realização de experimentos, em Ciências, representa uma excelente ferramenta para que o aluno faça a experimentação do conteúdo e possa estabelecer a dinâmica e indissociável relação entre teoria e prática. (REGINALDO, SHIELD e GULLICH, 2012, p. 2)

A questão da experiência já surgia na época de Aristóteles. Há mais de 2.300 anos, Aristóteles defendia a experiência quando afirmava que 'quem possua a noção sem a experiência, e conheça o universal ignorando o particular nele contido, enganar-se-á muitas vezes no tratamento' (ARISTÓTELES, 1979, apud GIORDAN, 1999). Naquele tempo, já se reconhecia o caráter único da experiência, sua natureza factual como elemento imprescindível para se atingir um conhecimento universal. Ter a noção sem a experiência resgata, em certa medida, a temática de se discutir as causas sem se tomar contato com os fenômenos empíricos, o que significa ignorar o particular e correr o risco de formular explicações equivocadas (GIORDAN, 1999) .

Em uma das aulas de Física, ministrada no nono ano do ensino fundamental, foi percebido que havia uma dificuldade no aprendizado do conteúdo corrente elétrica, identificada por falta de abstração, isto é, devido à falta de "visualização" desse fenômeno. Assim que se dava continuidade ao conteúdo abordado, surgia uma nova problemática: o cálculo da quantidade de carga elétrica ( Q ) e a intensidade de corrente elétrica ( ). Por isso, a proposta de experimento por I analogia a ser descrita neste trabalho visa mediar a aprendizagem com o intuito de sanar esse problema. Além de se utilizar o experimento para a compreensão do conteúdo, é possível utilizá-lo para que os alunos possam calcular a grandeza física I.

## METODOLOGIA COGNITIVA

A abordagem metodológica cognitiva adotada neste trabalho tem como base a aprendizagem significativa, de David Ausubel (1968) que de acordo com Moreira (2011), todo o material educacional tem um potencial significativo para o aprendiz se for integrado com conhecimentos já existentes no cognitivo do aluno. Caso isso não exista, o aluno estará entrando no campo da memorização, tem que ele só aprende para aquele momento e depois esquece. Esse tipo de aprendizagem é denominado aprendizagem mecânica. O material educativo pode ser uma apostila, quadro, imagens, gráficos e experimentos. A aprendizagem significativa acontece quando novas informações são atribuídas a conhecimentos prévios existentes e assim os dois conhecimentos se relacionam surgindo um terceiro modificado.

Entende-se que a busca de uma aprendizagem realmente significativa em Física possa ser auxiliada, pelo uso de experimentos, pois, com a utilização desses, é possível facilitar o aprendizado do aluno no entendimento de conceitos e

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incentivando uma postura menos passiva por parte desse. Para que os experimentos estejam voltados para a construção de uma aprendizagem significativa, é necessário dar uma ênfase maior na discussão do fenômeno envolvido, procurando estabelecer um confronto entre as conclusões decorrentes das leis físicas envolvidas e as concepções alternativas do aluno.

## METODOLOGIA DO EXPERIMENTO

- O material escolhido para confecção do experimento de baixo custo tal como defendido por Giordan (1999), Güllich (2012) e Chassot (1993). A ideia é que os experimentos de baixo custo despertam grande interesse por parte dos alunos e dos professores por serem mais acessíveis economicamente e com isso os mesmos entendem que podem refazê-los em outro contexto (JÚNIOR, SAMPAIO, BARRETO e NEY, 2014, p. 2).
- A corrente elétrica pode ser entendida como o movimento ordenado dos elétrons em um fio metálico de um circuito, ou seja, um fluxo de carga elétrica. "Isso porque um ou mais elétrons de cada átomo estão livres para se mover através da rede atômica" (HEWITT, 2011, p. 409).
- A proposta do experimento é estabelecer por analogia um modelo concreto para representar cargas elétricas em movimento, que é a corrente elétrica, e o seu cálculo. Ao se fazer uma relação com o experimento, os elétrons seriam as bolinhas de gude e o fio seria a mangueira transparente.

## MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTO

- O material para a preparação do experimento é de baixo custo e de fácil acesso. Os materiais utilizados foram: madeira retangular MDF (30cm × 60cm); mangueira transparente (1 m), com diâmetro suficiente para passar as bolinhas de gude; bolinhas de gude (20); pregos de tamanho pequeno (4); mão francesa (1); um interruptor (tipo campainha que foi modificado); duas pilhas médias (tamanho AA), suporte para as pilhas; três braçadeiras e uma lâmpada de LED na cor branca (3V).

Durante a procura de materiais para a construção do experimento, uma das dificuldades encontradas foi de encontrar um interruptor que fosse acionado pela passagem das bolinhas de gude. Infelizmente esse tipo de interruptor, com um custo barato, não foi possível. Para conseguir isso, foi comprado um interruptor (figura 01) parecido como uma campainha e retirada a mola que vem dentro colocando um circulo de papel no final e cinco círculos de aço (até o topo da campainha), como mostrado na figura 02. Assim, toda vez que a bolinha passasse por cima, o peso dela fazia com que tenha um contato entre as rodelas de aferro e a base. Esse contato está preso a um fio que fica conectado a lâmpada. Quando o contato acontece, à energia que sai da pilha chega à lâmpada de LED fazendo com que a mesma seja acesa.

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Figura 01: Campainha antes de modificada

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Figura 02: Campainha modificada

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Para a montagem do experimento, utilizamos o MDF como base e para prendermos o apoio na parte lateral utilizamos braçadeiras que foram presas com pregos. A mangueira foi amarrada no apoio e o que sobrou foi encaixado nas braçadeiras formando um semicírculo. No final do apoio foi feito um furo e encaixado o interruptor. Esse interruptor estava ligado em uma extremidade uma base, onde colocamos duas pilhas, e na outra uma lâmpada de LED. Na Figura 03 está uma foto do experimento montado.

Figura 03: Foto do experimento

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Uma das utilidades desse experimento será a visualização da corrente elétrica, por analogia. Para uma melhor compreensão do aluno, o professor poderá

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fazer uma analogia com uma corrente de água que é um fluxo de moléculas de água.

A passagem das bolinhas de gude pela mangueira irá fazer com que um interruptor seja acionado e assim uma lâmpada de LED acenderá. Demonstrando que o movimento ordenado dos elétrons gera a corrente elétrica.

Deve-se enfatizar para os alunos que se trata de uma analogia, isto é, a bolinha de gude é uma representação macroscópica dos elétrons, visto que os elétrons são partículas com cargas negativas e invisíveis a olho nu. Além disso, é importante destacar que no caso de um circuito elétrico real, o sistema é fechado. No modelo apresentado, o operador do experimento que faz a ligação no colocar cada bola de gude na parte superior, retira-la na parte inferior e realimentar o sistema, em analogia a uma bateria. Uma vez esclarecido esse ponto, é importante chamarmos a atenção de que a região de interesse para o experimento é a região destacada na Figura 04.

Na execução do experimento o professor irá pedir para que os alunos coloquem as bolinhas de gude na parte superior da mangueira. Elas irão ao descer atingir um interruptor no final e cada vez que as bolinhas passarem por ali, o LED irá acender. Queremos representar que a passagem ordenada dos elétrons dentro do fio gera a corrente elétrica. Na Figura 04 podemos observar imagem do experimento em funcionamento e como podemos ver, a lâmpada de LED está acessa, pois uma bolinha de gude acabou de passar.

Figura 04: Experimento funcionando

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A outra forma de utilizar o experimento está relacionada aos cálculos. A quantidade de elétrons passando pelo fio ( n ), multiplicada pela carga fundamental do elétron ( GLYPH&lt;31&gt; = 1,6 × 10 -19 C) é denominada quantidade de carga elétrica ( Q ),

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Em nosso experimento a quantidade de elétrons será representada pelas bolinhas de gude, ou seja, uma bolinha de gude representa um elétron e a carga elétrica será então Q = 1 × 1,6 × 10 -19 C = 1,6 × 10 -19 C, se forem duas bolinhas o resultado será 3,2 × 10 -19 C e assim sucessivamente.

Os alunos irão colocar as bolinhas de gude na parte mais alta e elas irão descer pela mangueira e sair do outro lado, demorando um tempo ( ∆ t ) para que isso

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aconteça. Sabemos que a intensidade da corrente ( ) é determinada pela carga ( I Q ) dividida pelo tempo ( ∆ t ),

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Podemos verificar, utilizando um cronometro de um celular, por exemplo, quanto tempo às bolinhas de gude demoram em realizar o percurso e assim realizar a medição da intensidade da corrente elétrica, já que teremos calculado a quantidade de carga elétrica anteriormente.

## CONSIDERAÇÕES FINAIS

Analisando o experimento proposto, esperamos que esse possa contribuir, para visualização da corrente elétrica. Esperamos que possa auxiliar também no entendimento do cálculo de carga elétrica e intensidade de corrente. Devido à utilização de um experimento em que os alunos possam ver e utilizar por eles mesmos, a aprendizagem significativa irá ocorrer de forma efetiva e a aula se torna atrativa.

Nessa proposta não pretendemos que o aluno seja levado a uma decoreba das Leis da Física, mas sim utilizar uma analogia por experimento para uma compreensão do fenômeno envolvido. A visualização de qualquer experimento relacionado as ciências naturais poderá proporcionar uma menor abstração quanto ao conteúdo que se está demonstrando. Assim, alunos do ensino fundamental poderão ter uma compreensão do que foi abordado em sala de aula.

Outro fator importante é a possível utilização desse experimento em outro ramo da Física Clássica: energia e suas transformações. Visto que a bolinha de gude está sendo lançada de uma altura e esta adquire uma velocidade. Sabendo a altura poderemos determinar a velocidade com que a mesma realiza um semicírculo que se encontra após a descida.

## REFERÊNCIAS

CHASSOT, Attico Inácio.: Catalisando transformações na educação. Ijuí: Unijuí, 1993. FREIRE, Paulo. Pedagogia da Autonomia . Rio de Janeiro: Paz e Terra, 1997 GIORDAN, Marcelo. O papel da experimentação no ensino de ciências. http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc10/pesquisa.pdf, Acessado em 18/08/2016 HEWITT, Paul G. Física conceitual. Tradução: Trieste Freire Ricci; revisão técnica: Maria

Helena Gravina. - 11 ed. - Porto Alegre: Bookman, 2011

JÚNIOR, Clébio Marques de Oliveira; SAMPAIO, Cássia Ramos; BARRETO, Kíssila Gomes; NEY, Wander Gomes. O projeto 'experimentando ciências' e a utilização de experimentos de baixo custo. IV SNECT, 2014 Acessado em 18/08/2016

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MOREIRA, Marcos Antonio. Aprendizagem significativa: a teoria e textos complementares/ Marcos Antonio Moreira. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2011.

PRATA, Leonardo de Almeida. Novas analogias no ensino de física: eletrostática. Dissertação de mestrado defendida do Instituto Federal do Rio de Janeiro, Campus Nilópolis, 2012. Disponível em: http://www.ifrj.edu.br/webfm\_send/5375 Acessado em: 23/08/2016

REGINALDO, Carla Camargo; SHIELD, Neusa John, GULLICH, Roque Ismael da Costa. O ensino de ciências e a experimentação.

http://www.ucs.br/etc/conferencias/index.php/anpedsul/9anpedsul/paper/viewFile/2782/286, Acessado em 18/08/2016

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