CIRCUITOS IDEAIS, REDES DE DISTRIBUIÇÃO REAIS: DIFICULDADES DE APRENDIZADO E DE ENSINO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS

## CIRCUITOS IDEAIS, REDES DE DISTRIBUIÇÃO REAIS: DIFICULDADES DE APRENDIZADO E DE ENSINO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS

Luana de Menezes Bonfim 1 , Nathan Carvalho Pinheiro 2

1 Faculdade UnB de Planaltina, luanamenezesbonfim209@gmail.com

2 Faculdade UnB de Planaltina, nathancp@unb.br

## Resumo

Neste trabalho, discutimos o que acreditamos ser uma dificuldade no ensino-aprendizagem de circuitos elétricos: a dificuldade compreender as relações entre a teoria dos circuitos e exemplos de circuitos reais. Nossa discussão parte de relatos de vivencias com o tema dos dois autores, a partir de pontos de vista distintos. De um lado, uma professora em formação, relata suas dificuldades de aprendizado desse assunto quando era estudante e como isso fez com que ela não conseguisse dar uma aula sobre o tema em seu estágio docência. De outro lado, um formador de professores que já trabalha há anos com ensino de Física em uma Licenciatura em Educação do Campo, teve dificuldade de compreender dois exemplos trazidos por seus estudantes de comunidades rurais. Analisamos como ambos os relatos sugerem uma lacuna na formação de professores de Física, em que esses são pouco preparados para analisar circuitos reais, particularmente os presentes nos contextos do campo (rurais). Essa conclusão é reforçada com um levantamento na literatura em busca artigos que tratem o estudo de redes de distribuição de energia elétrica no ensino de Física, em que encontramos poucos e limitados resultados. Como conclusão, propomos que a formação de professores de Física deve estar mais atenta ao estudo de aplicações em diversos contextos, dando aos professores as ferramentas necessárias para fazer as conexões desejáveis entre a Física estudada e a vida.

Palavras-chave : Educação do Campo, circuitos elétricos, contextualização

## Introdução

Este texto é fruto do encontro entre um professor e uma estudante de uma Licenciatura em Educação do Campo, em que ambos se propõem a refletir sobre suas experiências de ensino-aprendizagem do conceito de circuitos elétricos em Física. Para isso, cada um construiu um relato de situações que vivenciou pessoalmente relacionadas ao tema. De um lado, a estudante e professora em formação descreve como teve dificuldades no aprendizado desse conceito ao longo de sua vida escolar, e como essas dificuldades se converteram em dificuldades de ensino na sua docência que se inicia. De outro lado, o professor universitário reflete sobre como teve dificuldades para interpretar alguns exemplos de instalações elétricas, trazidos por seus alunos camponeses, a partir do que estudou sobre circuitos elétricos em sua graduação em Física.

Nas duas seções a seguir estão os relatos em que nossa reflexão se baseia. Mantivemos ambos na primeira pessoa do singular e com linguagem relativamente informal, como lembrete de que os relatos representam vivências individuais e pessoais. Já a análise foi feita em conjunto, tomando ambos os relatos como exemplos

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

de situações desafiadoras no ensino-aprendizagem de um mesmo conteúdo, porém vivenciados a partir de diferentes posições da relação pedagógica. Os resultados apontam para problemas no ensino de Eletromagnetismo que provavelmente ultrapassam os casos específicos aqui discutidos.

## Relato de uma professora do campo em formação: a dificuldade de ver realidade na Física

Me chamo Luana e atualmente sou estudante da Licenciatura em Educação do Campo da UnB na área de Ciências da Natureza. Quando fui fazer meu segundo estágio na escola Centro Educacional INCRA 08, em Brazlândia/DF, trabalhando com os alunos dos anos finais Ensino Fundamental, me deparei com a necessidade de ensinar o conteúdo de circuitos elétricos e, na mesma hora, eu travei.

Quando eu era estudante de Ensino Fundamental, na mesma escola, eu tive muita dificuldade com esse assunto, principalmente a parte que envolvia cálculos matemáticos. Naquela época, eu era muito tímida e por isso não consegui pedir ajuda para o professor. Então pedi ajuda para os meus colegas de classe e me preocupei em entender apenas o que era necessário para conseguir passar de série.

Então, quando vi que eu iria dar aula sobre um conteúdo que não tinha entendido direito, fiquei completamente sem saber o que fazer. Decidi pesquisar na internet até aprender. Era desafiador aprender um assunto em que já tive dificuldade e ainda precisar me sentir segura o suficiente em relação a ele para ensiná-lo a cinco turmas de oitavo ano, sendo que cada turma tinha em torno de vinte a trinta alunos. No dia da primeira aula, fiquei travada. Para minha salvação, meu orientador de estágio era bem tranquilo. Ele não era rígido, percebeu que eu estava bem nervosa e disse que, se eu quisesse, eu podia ficar apenas observando enquanto ele dava a aula. Ou seja, eu não consegui dar a minha aula de circuitos elétricos. Na época, eu estava passando por alguns problemas familiares e acredito que isso também atrapalhou. Fiquei um pouco frustrada, mas, ao mesmo tempo, aliviada de não ter precisado dar aquela aula, pois eu teria ensinado mal o conteúdo. Afinal, eu ainda não estava confiante com o assunto.

Mesmo já tendo estudado circuitos elétricos duas vezes (quando eu estava na escola e para preparar a aula), eu não conseguia entender. Para mim era tudo muito abstrato. Observando as reações dos estudantes à aula do meu orientador de estágio, vi o mesmo tipo de dificuldades. Não entendendo, eles acabavam não se interessando pelo conteúdo. As escolas usam muito o livro didático nessa parte da matéria e os alunos ficam perdidos, sem entender como esses circuitos funcionam na prática, sem perceber que os fenômenos estudados acontecem na casa deles. Então, acredito que, se as escolas mudassem a forma de ensinar circuitos elétricos, os alunos aprenderiam mais e iram se interessar mais pelo conteúdo, e até conseguiriam relacionar esse conhecimento com a realidade deles.

## Relato de um formador de professores: a dificuldade de conciliar a Física com novas realidades

O relato acima pode ser interpretado como a dificuldade de uma estudante que está aprendendo a teoria dos circuitos elétricos, e não consegue ver a relação daquela

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teoria com aplicações concretas. No caso relatado, essa dificuldade tem persistido ao longo da formação dela, e já está se revelando como uma dificuldade no início da sua docência. Trazemos agora um segundo relato de outro ponto de vista, o de um professor formador, já com anos de formação científica.

Me chamo Nathan e minha trajetória como professor de Física começou com a formação tradicional para quem atua na área, fiz licenciatura e bacharelado. Posteriormente, fiz mestrado e doutorado em Ensino de Física, e logo me tornei professor da Licenciatura em Educação do Campo da UnB. Se trata de um curso onde a maioria dos licenciandos são de territórios rurais e quilombolas. Nas minhas aulas, frequentemente, meus estudantes comentam exemplos de situações de suas vivências, relacionadas aos conceitos de Física que estamos estudando, porém que trazem algum elemento de novidade para mim, que me desafiam. Dois episódios ilustram bem esse ponto. Ambos ocorreram em aulas do componente curricular de Eletromagnetismo do curso.

O primeiro, ocorreu em uma aula sobre associação de dispositivos em um circuito elétrico. Na aula, eu expliquei a diferença entre associações em paralelo e em série, trabalhei as características dos circuitos em cada tipo de associação, e discuti porque os diferentes aparelhos na rede elétrica de uma casa devem estar ligados em paralelo, garantindo a tensão elétrica necessária para o seu funcionamento. Ao final da aula, orientei como trabalho de Tempo Comunidade (que é parte integrante da dinâmica própria da Educação do Campo) que eles fizessem uma observação, descrição e o desenho de um diagrama de circuito elétrico da residência deles. Quando, em uma aula posterior, fomos discutir esses trabalhos, percebi que, no diagrama desenhado por uma estudante, as lâmpadas de um cômodo estavam em série. Questionei a estudante sobre isso, e ela me mostrou fotos da instalação onde pude confirmar que, de fato, elas estavam ligadas em série. Conversando com ela e outros estudantes da mesma comunidade, entendi como era essa instalação: se tratava de uma região onde a rede elétrica era de 220 V, e era comum que os moradores utilizassem, em um mesmo cômodo, 2 lâmpadas de 110 V ligadas em série. Dessa forma cada lâmpada recebia, aproximadamente, a tensão necessária para seu funcionamento gastando menos fio.

O segundo episódio se passou em outra turma, em uma aula do mesmo componente curricular. Ao explicar a ideia de circuito elétrico fechado, exemplifiquei discutindo como uma rede de distribuição de energia elétrica pode ser analisada como um circuito fechado, em que há ao menos um par de cabos que compõem o caminho completo percorrido pela corrente elétrica que alimenta as residências. No instante em que a corrente está chegando por um caminho, é necessário haver outro caminho por onde ela está saindo, eu argumentei. Ao falar isso, fui interrompido por um estudante que me garantiu que, no povoado onde ele mora, chega apenas um cabo da companhia de energia elétrica. Minha primeira reação foi achar que o estudante não havia observado direito a instalação da rede elétrica no seu povoado, porém após pesquisas descobri que um dos modelos de distribuição de energia elétrica, que é adotado principalmente em zonas rurais, se chama Monofilar com Retorno por Terra (MRT), e, de fato, é composto por apenas um fio fase proveniente da concessionária. O circuito é completado por um sistema de aterramento. Esse episódio foi analisado em maior detalhe em um artigo (PINHEIRO; SANTOS, 2024) em que discuti como o

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conceito de circuito elétrico fechado, que construí ao longo da minha formação, dificultou a minha interpretação correta do exemplo trazido pelo estudante.

Há algo em comum entre esses dois episódios. Em ambos, estudantes da Educação do Campo trouxeram exemplos de circuitos elétricos próprios de suas vivências no campo, que não se enquadravam nas minhas expectativas de exemplos de circuitos construídas ao longo de minha formação como físico. Ou seja, fazia parte da vida das pessoas nesses territórios do campo certas montagens de circuitos elétricos que eram diferentes dos exemplos que vi nas minhas aulas no curso de Física, quando eu era estudante. Dá para supor, ainda, explicações socioculturais e econômicas, ligadas às especificidades desses territórios, para as características desses circuitos (economia, disponibilidade de material, simplicidade da instalação). Nos dois episódios, foi necessário um processo de diálogo e/ou pesquisa para que eu conseguisse generalizar meu conceito de circuitos elétricos o suficiente para interpretar os exemplos trazidos.

## A invisibilidade das redes de distribuição de energia elétrica no ensino de eletromagnetismo

O conjunto dos dois relatos mostra, tanto por parte de professores quanto por parte de estudantes, a dificuldade de reconhecimento das relações entre a teoria dos circuitos elétricos e os circuitos elétricos reais, que existem fora dos livros didáticos e dos laboratórios de ensino. Motivados por essa constatação, escolhemos um desses exemplos de circuitos reais e buscamos em periódicos de ensino de ciências artigos com propostas de ensino de Física que envolvessem seu estudo. Escolhemos as redes de distribuição de energia elétrica, pela relevância social que elas têm.

Com essa busca, constatamos que um professor ou professora que queira discutir redes de distribuição de energia elétrica em suas aulas, como exemplos de aplicações dos conceitos de eletromagnetismo e circuitos elétricos, não encontrará muita ajuda na literatura da área de ensino.

Primeiramente, chama atenção a escassez de artigos mencionando esse tópico nos periódicos da área. Em uma busca nos artigos disponíveis digitalmente na Revista Brasileira em Ensino de Física, na revista Física na Escola, na Investigações em Ensino de Ciências e na Experiências em Ensino de Ciências, usando os termos de busca 'rede', 'distribuição' e 'elétrica', e posteriormente selecionando os artigos que de fato falavam sobre redes de distribuição de energia elétrica, encontramos ao todo apenas 3 artigos. A seguir, os discutimos brevemente.

No primeiro artigo, Rodrigues e Pinheiro (2012) discutem uma série de aulas que fizeram para trabalhar o conceito de energia nos anos iniciais do Ensino Fundamental. O estudo das redes de distribuição de energia aparece na segunda das 10 atividades propostas, uma palestra com um funcionário da empresa de energia elétrica local intitulada 'Perigos e Benefícios da Energia Elétrica'. Consideramos um avanço importante a inserção do tema nas aulas de ciências, porém observamos que esse trabalho não oferece muitas ferramentas a quem pretenda trabalhar redes elétricas no estudo de circuitos que é feito no Ensino Médio. Isso porque o formato proposto é voltado para crianças; as atividades discutem um tema muito mais geral (energia), em que as redes elétricas são apenas uma pequena parte; e não há uma descrição detalhada dos modelos das redes de distribuição, como, aliás, era de se esperar, já que tal descrição seria provavelmente inadequada ao nível de ensino proposto. No

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outro extremo, Lüdcke e Graça (2011) apresentam uma proposta de experimento, a cuba eletrolítica, para o estudo de redes trifásicas. Embora interessante, a discussão da proposta é voltada para o Ensino Superior, em um grau de complexidade inadequado para o Ensino Médio. Adicionalmente, é focada no estudo dos campos elétricos ao redor da rede, não exatamente no circuito que a compõe. O último artigo (DAMASIO; MELO, 2013) encontrado apenas menciona que distribuição de energia elétrica foi um dos temas tratados em uma série de aulas de eletromagnetismo, sem, no entanto, dar detalhes de como esse ponto foi trabalhado.

É importante mencionar que apareceram também, na nossa busca, muitos trabalhos interessantes que tratavam do ensino de circuitos elétricos adotando estratégias diferentes, que não envolviam a discussão de redes de distribuição de energia elétrica. Por exemplo, o artigo de Mota, Santos e Rosa (2023) propõe um experimento interessante que pode ser feito em laboratórios didáticos, embora os materiais utilizados não sejam facilmente disponibilizados nas escolas. Para fazer a elaboração detalhada desse experimento o professor teria que utilizar mais de uma aula.

Em outro artigo, Bassani e Santos (2023) descrevem algumas possibilidades para o ensino de circuitos elétricos utilizando tecnologias digitais. Os autores demonstraram preocupação com a dificuldade dos alunos em aprender esse conteúdo e disponibilizaram um catálogo de recursos digitais que podem ser utilizados pelo professor no ensino desse conteúdo. Nele há simuladores que o professor pode mostrar para os estudantes, ilustrando conceitos de eletromagnetismo. Esses simuladores ajudam a mostrar aos estudantes alguns fenômenos que seriam impossíveis de se observar. O artigo discute também limitações na estratégia de utilização de recursos digitais, por exemplo a dificuldade para o professor acessar as plataformas e a importância de busca de fontes confiáveis. Discute ainda como o catálogo proposto pode ajudar a lidar com esses problemas.

Apesar das contribuições que esses últimos artigos trazem para o ensino de circuitos elétricos em aula, observamos que as aplicações que propõem são práticas de laboratório e simulações computacionais. Ou seja, são situações artificiais criadas com fins didáticos. Esses recursos são certamente importantes, mas permanece a lacuna de propostas de ensino que olhem para as redes de distribuição de energia elétrica, enquanto exemplo de circuitos presentes na vida das pessoas para além das situações de sala de aula.

## Necessidade de situar o ensino de Física

A escassez de propostas de ensino de Física que envolvam o estudo de redes de distribuição de energia elétrica parece ser parte de um processo mais geral, de desconexão do ensino da disciplina com a análise de situações reais. Causa espanto que o estudo de redes de distribuição de energia elétrica seja quase ausente na formação de professores de Física (conforme se viu no segundo relato deste texto) e na literatura da área de ensino, mesmo sendo o Eletromagnetismo uma das áreas principais da Física e as redes de distribuição uma de suas aplicações de maior relevância social.

Não queremos com isso fazer desconsiderar a importância da abstração no conhecimento físico, mas sim defender a importância de um equilíbrio entre abstração e concretude, particularmente no ensino da disciplina. O primeiro relato mostra, de forma convincente, os efeitos negativos que uma total desconexão com exemplos

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concretos pode ter em uma estudante, provocando rejeição por aquela área do conhecimento. Nos lembra ainda que essa mesma estudante pode um dia virar professora, e os problemas que ela vivenciou no ensino podem se reproduzir em sua docência. O segundo relato aponta, ainda, como essa dificuldade de operacionalização da teoria na análise de situações reais por parte do professor pode estar associada à formação dele, à cultura de formação de professores de Física, e como esse problema pode impactar em sua comunicação com os estudantes. Mais que isso, mostra como é importante que a formação do professor contemple um repertório de aplicações dos conceitos Físicos abrangendo diversos contextos. Como a situação descrita no relato mostra, o repertório de vivências de estudantes do campo não necessariamente será contemplado pelo repertório de aplicações em que o professor de Física foi treinado ao longo de sua formação, que talvez tenha tido como referência contextos urbanos.

Se queremos que os professores de Física estejam preparados para fazer o devido diálogo entre os modelos de circuitos ideais e as redes de distribuição de energia elétricas reais, ao menos duas características são necessárias em sua formação: que seu estudo de Física seja situado em situações concretas fora do laboratório e que seja situado em uma diversidade de contextos.

## Referências

BASSANI, D.; SANTOS, R. A. DOS. Tecnologias digitais para o ensino de física: eletricidade e magnetismo no Ensino Médio. A Física na Escola , v. 21, p. 1-4, 2023.

DAMASIO, F.; MELO, M. D. A fundamentação teórica na teoria da aprendizagem significativa do projeto vencedor do concurso 'Minha ideia dá um sala - 2012' da TV Escola. Experiências em Ensino de Ciências , v. 8, n. 2, p. 70-79, 2013. , v. 33, n. 1, p.

LÜDKE, E.; GRAÇA, C. O. Estudando campos elétricos de linhas trifásicas pelo método da cuba eletrolítica. Revista Brasileira de Ensino de Física 1-3, 2011.

MOTA, A. R.; SANTOS, J. L. DOS; ROSA, C. T. W. DA. Aprender circuitos elétricos com estações laboratoriais para desenvolver competências metacognitivas. A Física na Escola , v. 21, p. 1-7, 2023.

PINHEIRO, N. C.; SANTOS, F. M. DOS. Obstáculos epistemológicos para físicos na Educação do Campo e a importância de uma postura dialógica . XX Encontro de Pesquisa em Ensino de Física. Anais ...Recife: 2024.

RODRIGUES, M. DO R.; PINHEIRO, N. A. M. Conceitos básicos de Física para as crianças: uma proposta para as séries iniciais. Experiências em Ensino de Ciências , v. 7, n. 3, p. 14-35, 2012.

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