Sequência didática para geração de ondas eletromagnéticas em uma abordagem investigativa

## Sequência didática para geração de ondas eletromagnéticas em uma abordagem investigativa

## Nilton Peçanha de Souza Júnior 1 , Sidnei Percia da Penha 2

- 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), nilton.psouza98@gmail.com
- 2 Colégio de Aplicação da Universidade Federal do Rio de Janeiro (CAP-UFRJ), sidnei.percia@uol.com.br

Palavras-chave : Geração de ondas eletromagnéticas; Ensino por Investigação; Abordagem CTS.

Atualmente a sociedade está cada vez mais permeada de avanços tecnológicos que impactam diversos aspectos culturais, entre eles, a vida e o manuseio tecnológico entre os estudantes, ocasionando em uma intensificação de documentos oficiais governamentais e pesquisadores em Ensino de Física indicando uma necessidade da abordagem deste avanço em sala de aula.

A proposta deste trabalho é relatar uma sequência didática para estudantes do Ensino Médio sobre o tema: Geração das ondas eletromagnéticas e o circuito oscilante, tema este selecionado após levantamento de dados e a observação de carência em sequências didáticas em esta temática, fundamentado pelos referenciais teóricos da Alfabetização Científica e Tecnológica dos Estudantes, na abordagem Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) e no Ensino por Investigação, priorizando uma abordagem dialógica em que o estudante é o protagonista do processo de ensino e aprendizagem.

Entre os pesquisadores do ensino básico, defensores de um currículo humanista para o ensino das ciências, existe praticamente um consenso de que o currículo escolar tem como objetivo formar cidadãos críticos, preparados para argumentar e defender suas opiniões sobre uma ampla variedade de temas (SANTOS e MORTIMER, 2002). Para se atingir este objetivo, estes pesquisadores defendem que o ensino de ciências deve ser contextualizado, ou seja, os conteúdos científicos que compõem o currículo devem estar relacionados com a sociedade em que o aluno esteja inserido com as tecnologias que o cercam.

Neste sentido torna-se necessário o desenvolvimento de sequências didáticas em que sejam abordadas questões nas quais os estudantes estejam aptos de analisar, buscar caminhos, elaborar e testar hipóteses, argumentar e defender suas próprias soluções para os problemas com os quais são confrontados (CARVALHO, 2013). Esse tipo de abordagem para o ensino das Ciências congrega objetivos tanto do movimento da Alfabetização Científica e Tecnológica, como do movimento CTS. E não raro, são estruturados no formato de sequências de ensino nas quais os estudantes devem ser um agente ativo no processo de ensino e aprendizagem (SANTOS e MORTIMER, 2002, SASSERON e CARVALHO, 2008).

A introdução da sequência didática apresenta notícias que trazem uma discussão sobre o uso da tecnologia de internet móvel 5G e um de seus impactos. Uma das frequências de utilização do 5G será a de 3,5 GHz, cuja banda de frequência, já era utilizada pela televisão aberta, chamada de banda C. A população que assiste a televisão aberta por meio do sinal parabólico sofrerá com

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interferências nos locais onde o 5G for implementado. Para resolver o problema da interferência, será necessário mudar o modelo de antena que utiliza uma outra banda de funcionamento, chamada de banda KU. Pedimos para os estudantes discutirem sobre a importância do uso da internet móvel no seu cotidiano, além de debaterem o problema apresentado pela notícia.

Foi utilizado um rádio AM antigo como um sensor de ondas eletromagnéticas e através do manuseio do rádio, os estudantes devem investigar quais possíveis aparelhos elétricos ao redor deles podem estar emitindo ondas eletromagnéticas. Para observar como a onda eletromagnética é emitida e se propaga pelo espaço, foi utilizado a simulação do site Phet, disponível no endereço: https://phet.colorado.edu/pt\_BR/simulations/radio-waves. Nesta simulação ao acelerar o elétron é possível perceber que uma perturbação eletromagnética é transmitida e que para produzir uma onda eletromagnética contínua, é necessário fazer com que o elétron se movimente de forma periódica, desta maneira, será necessário construir um circuito que realize este movimento oscilatório dos elétrons.

Para construir o circuito oscilante junto aos estudantes, foram revisados conceitos teóricos e utilizadas atividades práticas para investigar o funcionamento do capacitor e do indutor em que os estudantes precisavam elaborar circuitos elétricos que demonstrem a carga e a descarga do capacitor, para explorar o funcionamento do indutor, os alunos deverão construir suas próprias bobinas utilizando fio de cobre esmaltado e um prego que servirá como núcleo do indutor. A figura 1 apresenta um circuito composto por um indutor e um LED reversamente polarizado.

Figura 01: Circuito que demonstra o fenômeno da autoindução

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Nosso objetivo é demonstrar o fenômeno da autoindução e para isso os estudantes deverão levantar hipóteses do que acontecerá ao fechar e abrir a chave 1, como por exemplo, a fechar a chave 1, nada visível acontece, mas ao abrir a chave o LED acende, devido a bobina induzir eletromagneticamente a si mesma.

De maneira mais visível para os estudantes, foi utilizado um ambiente virtual onde é possível criar circuitos elétricos diversos nomeado de: O 'Kit para Montar um Circuito: AC -Laboratório Virtual' disponível no endereço: https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-ac-virtuallab/latest/circuit-construction-kit-ac-virtual-lab\_all.html?locale=pt\_BR , um ambiente que possui uma ferramenta de forma simplificada de um osciloscópio permitindo visualizar o comportamento da tensão e da corrente no circuito ao longo do tempo, fazendo com que o estudante elabore diversos circuitos envolvendo resistores, capacitores, indutores, lâmpadas, entre outros dispositivos disponíveis.

Neste ambiente virtual, foi proposto aos estudantes que analisassem os circuitos que já estavam feitos, porém desta vez, observando como é o

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comportamento da corrente elétrica e da tensão ao longo do tempo, tanto no capacitor, quanto no indutor. Gostaríamos de chamar atenção para o caráter dual do funcionamento do capacitor e do indutor nos circuitos, em que se tenha o destaque ao fato de que nos terminais do capacitor podemos observar uma descontinuidade no comportamento da corrente elétrica, no entanto, a tensão no capacitor cresce e decresce gradualmente.

Enquanto isso, no indutor ocorre justamente o efeito oposto, ou seja, existe uma mudança brusca (descontinuidade) na tensão em seus terminais, porém, a corrente elétrica cresce e decresce gradualmente, proporcionando aos estudantes a oportunidade de formular hipóteses sobre o que aconteceria ao conectar um capacitor carregado junto a um indutor, e após a definição das hipóteses, os estudantes deveriam colocá-las em prática utilizando a interface do laboratório virtual.

Na etapa final da sequência didática os estudantes são desafiados a construírem um circuito real de transmissor FM, e acredita-se que esta atividade seja mais indicada aos estudantes interessados em aprofundar seus estudos na temática da geração de ondas eletromagnéticas, utilizando materiais de baixo custo como resistores, capacitores e transístores os estudantes serão capazes de trabalhar questões complexas como o fenômeno da autoindução, além de terem acesso a ferramentas tecnológicas de difícil acesso como o uso da ferramenta semelhante ao osciloscópio, utilizando o laboratório virtual.

Conclui-se que a aplicação desta sequência didática possa contribuir para a alfabetização científica e tecnológica dos estudantes, com atividades que guardam algumas características do 'fazer científico', permitindo que o estudante possa refletir e buscar soluções para as questões investigadas, além de construir modelos para a explicação de fenômenos observados; elaborar e testar hipóteses para a explicação destes fenômenos; construir e montar esquemas com materiais, ferramentas e representações simbólicas da cultura científica; trabalhar em ambiente colaborativo e utilizar a argumentação para apresentar e defender suas ideias aos colegas e ao seu professor.

## Referências

CARVALHO, A. M. P. O ensino de ciências e a proposição de sequências de ensino investigativas. In: CARVALHO, A. M. P. (Ed.). Ensino de ciências por investigação: condições para implementação em sala de aula. São Paulo: Cengage Learning, 2013.

SANTOS, W. L. P.; MORTIMER, E. F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem C-T-S (Ciência - Tecnologia - Sociedade) no contexto da educação Brasileira . Ensaio - Pesquisa em Educação em Ciências, v. 2, n. 2, dez., 2002.

SASSERON, L. H.; CARVALHO, A. M. P. Almejando a alfabetização científica no ensino fundamental: a proposição e a procura de indicadores do processo. Investigações para o Ensino de Ciências, v. 13, n. 3, p. 333-352, 2008.

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