CAMPO ELÉTRICO ATMOSFÉRICO E CAMPO GEOMAGNÉTICO UMA EXPERIÊNCIA EM SALA DE AULA

## CAMPO ELÉTRICO ATMOSFÉRICO E CAMPO GEOMAGNÉTICO UMA EXPERIÊNCIA EM SALA DE AULA

Gilmar Alves. Silva 1 , Fransuah Henrique. Alves Silva 2 , Denise Andrade Nascimento 2 , Maria Fernanda Portilho Silva 3

- 1 Instituto Federal de Roraima/CBV/DEGES, bekem20052000@gmail.com
- 2 Universidade Federal de Roraima/Dep. Física, Fransuah43@gmail.com
- 3 Instituto Federal de Roraima/CBV/Curso de Eletrotécnica, fportilho287@gmail.com

## RESUMO

O Sol, nosso astro responsável pela manutenção da vida na Terra, está em constante mudanças e seu comportamento é associado ao ciclo de 11 anos da atividade solar, bem como as suas peculiaridades individuais. Quando as partículas de uma explosão solar chegam na atmosfera da Terra, ocorrem variações na componente horizontal do campo geomagnético e alterações no campo elétrico atmosférico. Para observar essas mudanças foram usados dados de magnetômetro e sensor de campo da Estação de Física Espacial Cauamé (EFEC), localizada no Campus Cauamé da Universidade Federal de Roraima (2,82; -60.57). Assim, ocorrendo variação radiação solar, essas grandezas físicas também apresentarão variação. Dessa forma, por meio desses instrumentos é feita a demonstração prática dos conceitos de campo elétrico e campo magnético estudados na 3ª série do Ensino Médio, tornando possível aos estudantes uma aproximação a com pesquisas científicas e conteúdo estudado em sala de aula. Os resultados dessa experiência poderão gerar satisfação dos alunos em estudar os conceitos de campos elétrico e magnético ao verem suas aplicações.

Palavras-chave : Ensino de Física; Campos eletromagnéticos, Instrumentação.

## 1 INTRODUÇÃO

O Sol, o astro celeste mais estudado pelos seres humanos, é responsável pela manutenção da vida na Terra. Uma ejeção de massa do Sol pode atingir a Terra e alterar a intensidade do campo geomagnético e do campo elétrico atmosférico (ALVES, SILVA, CAMARA, 2015). O magnetômetro de solo tipo fluxgate e o sensor de campo elétrico da EFEC monitoram desde 2014, de forma continua, as intensidades do campo geomagnético e campo elétrico atmosférico. Mas, já no século XVI, William GIlbert (1540-1603) publicou um tratado sistemático e crítico (De Magnete), onde ele cria o modelo de Terra, conhecido como terrella (KRAUSE e RADLER, 1980). Hoje, a explicação sobre a manutenção do magnetismo da Terra é a teoria do dínamo, que se trata de um dispositivo que converte energia mecânica em energia eletromagnética.

No início do século XX, um navio (Carnegie) de estudo geofísico operado pelo Instituto Carnegie de Washington realizou sete cruzeiros muito importantes para o eletromagnetismo (HARRISON, 2013). No sétimo cruzeiro, realizado entre 1928 e 1929, foram realizadas medidas do campo elétrico atmosférico continuamente. Os resultados mostraram que o campo elétrico atmosférico de tempo bom possuía uma variação diurna independentemente da posição de medição do navio. Atualmente, essa variação diurna é conhecida como a curva de Carnegie, que representa a

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variação diurna do campo elétrico atmosférico vertical, e está relacionada com a radiação solar. Sendo seu máximo próximo de 14 h local e mínimo às 03 h local.

## 2 JUSTIFICATIVA

Quando o estudante de Ensino Médio chega à 3ª série, sua vida está cheia de atividades, como vestibular, buscar um emprego e dúvidas no que estudar na universidade. Pensando nisso, professores do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF-polo 38 UFRR), sugeriram aos professores da Educação Básica de Roraima que usassem dados de observações da EFEC para aplicação nas aulas sobre campo elétrico e campo magnético e, dessa forma, chamar atenção dos alunos para escolher a Física no momento do vestibular, mostrando que a Física não se limita em cálculos e teorias e que ela está inserida em diversas áreas do conhecimento. Com isso, despertar interesse de vestibulandos indecisos.

## 3 METODOLOGIA e DESENVOLVIMENTO

Para a aplicação do estudo foi escolhida aleatoriamente uma turma. No primeiro e segundo bimestres da 3ª série do Ensino Médio estuda-se em Física campo elétrico e campo magnético, respectivamente. No estudo de campo elétrico, são abordados conceitos, problemas e avaliações em quatro aulas de 1 hora. Nas aulas seguintes o professor trabalhou com os estudantes dados de sensor de campo elétrico que estão na forma da Tabela 1. Então, o professor propôs que os alunos fizessem o gráfico da tabela.

Tabela 1: variação do campo elétrico

Os alunos observam a Tabela 1 e comentam nunca teriam feito gráfico com data e hora. Então o professor fez o gráfico e explicou do que se tratava. Em seguida mostrou outra tabela contendo dados a cada minuto para um período de 5 dias e, sugeriu como atividades, que os estudantes fizessem o gráfico em casa e apresentasse em 8 dias. Na seguinte aula (8 dias depois), como nenhum estudante conseguiu fazer o gráfico, o professor levou os alunos para o laboratório de informática, e por meio de programa de criação de gráfico, ajudou os estudantes a fazerem o gráfico conforme Figura 1.

Figura 1, Variação do campo elétrico atmosférico em Boa Vista Roraima.

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Os estudantes notaram algo incomum na Figura 1 entre o final do dia 23 de abril e final de 24 de abril de 2023 e fizeram perguntas como 'será se foi um raio?'. Então, o professor explicou que se tratava de uma alteração no campo elétrico atmosférico, e agora a atividade seria buscar a fonte responsável.

Na aula que se tratava de campo magnético, o professor explanou todos os conceitos relacionados, inclusive campo geomagnético. Daí ele retomou a Figura 1 e desafiou os alunos a encontrarem algo semelhando no campo magnético. Então, os estudantes sugeriram que fosse feito um gráfico para os mesmos dias de abril de 2023. Na aula seguinte a turma apresentou um gráfico conforme na Figura 2, onde se tem a variação do campo geomagnético. Mas os estudantes queriam saber como ocorreu essa mudança no campo geomagnético e qual seria a relação com o campo elétrico. Assim, eles apresentaram várias respostas intuitivas. Então o professor explicou que se tratava de uma tempestade geomagnética e que a fonte estaria no Sol. Nesse momento o professor entregou material impresso e digital explicando o evento solar. Com todos os estudantes conhecedores sobre explosão solar, a atividade seguinte foi seminários em dupla sobre diversas tempestades geomagnética usando dados da EFEC.

Figura 2, Campo Geomagnético

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## 4 RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES

Com os dados da EFEC inseridas nas aulas de eletromagnetismo, os estudantes foram mais dinâmicos, além de buscarem conceitos anteriores como geometria analítica, planilha, gráficos no plano cartesiano e geografia física.

Nesse relato de vivência em sala de aula, a cada atividade sugerida aos estudantes, eles retornavam com respostas e assim, o conhecimento foi sendo construído. Nos tópicos estudados, observou-se que, quando se insere aplicação de conceitos ao currículo, há mais interesse na investigação. Todos os estudantes da turma em questão, obtiveram aprovação em Física nos dois primeiros bimestres de 2023. Ainda é cedo para saber se um dia alguém da turma será físico, mas foi notada a satisfação dos estudantes durante as aulas e a disposição para realizarem as atividades/avalição/experimentos sugeridas pelo professor.

## Referências

ALVES, S. G., SILVA, F. H. A., CAMARA, R. A. Records of the Geomagnetic Storm of March 17, 2015 in the Brazilian Equatorial Region . International Journal of Engineering Research &amp; Technology (IJERT), v. 6, 2015.

HARRISON, R. G. The Carnegie Curve . Surveys in Geophysics, v. 34, n. 2, 2013.

KRAUSE, F. e RADLER, K.H. Mean-Field Magnetohydrodynamics and DynamoTheory . Pergamon Press, Oxford, 1980.

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