montagem experimental de um relÉ fotoelÉtrico … · a todos os professores do programa de...
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
MONTAGEM EXPERIMENTAL DE UM RELÉ
FOTOELÉTRICO DIDÁTICO PARA O ENSINO MÉDIO
JOÃO GOMES DA SILVA
BARRA DO GARÇAS – MT, 2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
MONTAGEM EXPERIMENTAL DE UM RELÉ
FOTOELÉTRICO DIDÁTICO PARA O ENSINO MÉDIO
JOÃO GOMES DA SILVA
ORIENTADOR: PROF. DR. ARIAN PAULO DE A. MORAES
Dissertação apresentada ao programa de pós-graduação do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, da Universidade Federal de Mato Grosso, Campus Universitário do Araguaia, para a obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
BARRA DO GARÇAS – MT, 2016
Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.
Ficha catalográfica elaborada automaticamente de acordo com os dados fornecidos pelo(a) autor(a).
Permitida a reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte.
D111m da Silva, João Gomes.MONTAGEM EXPERIMENTAL DE UM RELÉ FOTOELÉTRICO DIDÁTICO
PARA O ENSINO MÉDIO / João Gomes da Silva. -- 201640 f. : il. color. ; 30 cm.
Orientador: ARIAN PAULO DE ALMEIDA MORAES.Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de
Ciências Exatas e da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física emRede Nacional - PROFIS - Mestrado, Pontal do Araguaia, 2016.
Inclui bibliografia.
1. Fotocondutividade. 2. Aula Experimental. 3. Física Moderna. I. Título.
“Cada dia sabemos mais e entendemos menos”.
Einstein
Dedico esse trabalho a minha amada esposa Maria Carmelita, filhos e
netos.
AGRADECIMENTOS
A Deus pelos dons disponibilizados a mim para que esse árduo
trabalho fosse concluído.
A Capes, que acreditou no sucesso desse programa de pós-
graduação.
A SEDUC-MT, que contribuiu com minha licença para qualificação
profissional.
A todos os professores do programa de pós-graduação do Mestrado
Nacional Profissional em Ensino de Física, que contribuíram com a minha
formação, seja ministrando aulas ou indicando caminhos para o
aprimoramento do trabalho.
Aos professores integrantes das bancas examinadoras (Qualificação
e Dissertação).
A professora formadora do CEFAPRO Maria Eugênia, por contribuir
com esse trabalho proporcionando material de estudos e indicando
caminhos.
A meu orientador Prof. Dr. Arian Paulo de Almeida Moraes pela
dedicação e pelo incansável trabalho.
Ao saudoso professor Emerson Ramos de Souza que contribuiu muito
com o Ensino de Física na Universidade Federal de Mato Grosso.
A comunidade da Escola Estadual Nossa Senhora da Guia, que me
apoiaram muito. A comunidade do Centro de Educação de Jovens e Adultos
de Aragarças que contribuiu para o aperfeiçoamento e conclusão deste
trabalho.
Aos colegas do Mestrado pela troca de experiências e
companheirismo.
Aos amigos Joaquim Roberto, Daniel Alves, Adriana e João Henrique.
A minha amada esposa Maria Carmelita e minha querida filha
Vithória, que foram quem mais sofreram com minhas horas diárias de
ausência em função dos estudos e do trabalho de Dissertação.
A todos os meus familiares, que rezaram e torceram por mim. A meu
avô Eustáquio Ferreira da Silva, a minha mãe dona Nair Gomes da Silva e
ao meu pai José Ferreira da Silva.
RESUMO
No Brasil, o ensino de Física Moderna não tem recebido a devida
importância durante o planejamento escolar, apesar de tratar-se de um
conteúdo obrigatório. Em função disso, os alunos têm apresentado
dificuldades em discutir e refletir sobre os conceitos relacionados aos
avanços tecnológicos. Podemos destacar também a pouca, ou em muitos
casos, nenhuma abordagem em aulas de práticas experimentais nas escolas
públicas. Mediante essa situação, propusemos um trabalho de montagem
experimental que viesse a ser favorável para potencializar breves debates
envolvendo um tópico de Física Moderna, a fotocondutividade. Para
atingirmos esses objetivos, utilizamos alguns aparatos experimentais: o
Sensor de Presença Invertido, o Relé Fotoelétrico Didático, (preparado pelos
alunos) confeccionados a partir de roteiros previamente elaborados e o Relé
Fotoelétrico Industrial (preparado pelo professor). Tais experimentos foram
subsidiários da montagem do Relé Fotoelétrico Didático e das discussões
que mostravam a influência da luz sobre os materiais e suas consequências
para as grandezas elétricas: corrente, tensão, resistência, resistividade e
condutividade. Evidenciamos durante o período em que as aulas foram
ministradas a efetiva participação dos alunos, tanto em relação à
assiduidade, quanto à participação nas discussões relativas às questões
problemas apresentadas. Por meio dessas ações, os alunos, em sua grande
maioria, foram capazes de formular respostas coerentes, oralmente e por
escrito. É possível perceber a contribuição das aulas experimentais para o
ensino de Física, pois possibilita aos alunos a vivência em sala de aula das
aplicações inerentes aos avanços tecnológicos.
Palavras-chave: Fotocondutividade. Aula Experimental. Física Moderna.
ABSTRACT
In Brazil, Modern Physics teaching has not received real attention on the
school planning. Even though that this is a required content. As consquence
of this fact the most students have presented difficulties to discuss and
reflect on the concepts related to technological advances. Another substantial
problem that we can point out is that there isen't any approach into the
experimental classes in the public schools. With this in mind, we propose an
experimental assembly work that might be favorable to enhance brief
discussions involving some important topic of Modern Physics directly related
with photoconductivity. To achieve these propose, we use some experimental
apparatus: the Reverse Presence Sensor, Didactc Photoelectric Relay
(prepared by students) made from pre-prepared scripts and Industrial
Photoelectric Relay (prepared by the teacher). Such experiments were
subsidiary assembling the Didactic Photoelectric Relay and the discussions
that showed the influence of light on the material and its consequences for
the electrical parameters: current, voltage, resistance, resistivity and
conductivity. We noticed that into the classe using this new approach the
effective participation of students on the issues presented considerably
increased. Through these actions, the most of students were able to
formulate coherent oral and written responses. It is noticeable the
contribution of experimental classes for teaching physics, which allows for
students the new experience into the classroom. Moreover, the students
have a opportunity to know more about the applications inherent to
technological advances.
Keywords: Photoconductivity. Experimental Class. Modern Physics.
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO ...................................................................... 11
CAPÍTULO 2: FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................ 13
2.1 O ENSINO DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO .................... 13
2.2 A IMPORTÂNCIA DAS AULAS EXPERIMENTAIS ............................. 16
2.3 ENSINO DE FÍSICA EM UMA PERSPECTIVA CIÊNCIA,
TECNOLOGIA, SOCIEDADE (CTS) .......................................................... 19
2.4 CIÊNCIA, TECNOLOGIA, SOCIEDADE E AMBIENTE (CTSA) ......... 22
2.5 TEORIA DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA .......................................... 23
CAPÍTULO 3: PROPOSTA .......................................................................... 26
CAPÍTULO 4: METODOLOGIA ................................................................... 28
CAPÍTULO 5: RELATOS E RESULTADOS ................................................ 30
CAPÍTULO 6: CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................... 35
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 37
PRODUTO EDUCACIONAL ......................................................................... 41
11
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO
Desde o alvorecer da sociedade humana a tecnologia sempre esteve
ao lado do homem, ajudando-o na luta pela sobrevivência, no enfrentamento
de feras, na captura de suas presas e na defesa de seu território. Com
atitudes de dar novos significados para os materiais encontrados na
Natureza, o ser humano começou a ter uma diferença significativa em
relação aos outros animais, pois não poderia ser considerado um mero
repetidor e sim um inventor, um inovador. Dessa forma, tanto a tecnologia
transforma o homem, quanto ele a faz evoluir, assim, um não sobrevive sem
o outro, e ambos seriam meras abstrações com a ausência do outro
(VERASZTO; SILVA; SIMON, 2008).
Os impactos do desenvolvimento científico e tecnológico são
evidentes também nos dias atuais, pois seres que antes eram vistos como
naturais como plantas e animais, hoje não passam de artificialidades, assim,
a tecnologia e a ciência buscam juntas se apropriarem do mundo natural e
social, controlando-os, transformando-os em mercadorias de alto valor
(BAUMGARTEN 2012).
Diante da importância que a tecnologia teve e continua tendo para a
sociedade humana e meio ambiente, CARVALHO (2004), defende a
formação de uma cultura científica, por meio da participação ativa dos
alunos no processo de construção de seu conhecimento, o que de acordo
com AZEVEDO (2004), pode ocorrer de forma mais facilitada por meio de
resolução de problemas, tanto nas aulas teóricas, quanto experimentais.
Com esse modo de pensar, acreditamos que homem e tecnologia se
complementam até os dias atuais, por esse motivo a Lei de Diretrizes e
Bases da Educação Nacional- Lei n° 9.394/96 (LDBEN), os Parâmetros
Curriculares Nacionais (PCNEM) e as Orientações Curriculares do Estado
de Mato Grosso (SEDUC-MT, 2010), defendem que o ensino deve contribuir
para a formação de um cidadão com senso crítico e autonomia intelectual,
contemplando os princípios gerais sobre os quais se fundamentam o
processo produtivo e habilidades tecnológicas.
12
O presente trabalho propõe desenvolver a montagem experimental de
um relé fotoelétrico com o objetivo de discutir grandezas elétricas dando
suporte para o estudo da fotocondutividade, mediante a participação ativa
dos alunos durante o processo de ensino-aprendizagem, onde se espera
que as situações problemas propostas sejam discutidas baseadas em seus
conhecimentos prévios.
No capítulo 2 deste trabalho, apresentamos uma breve revisão sobre
o ensino de Física Moderna, a importância das aulas experimentais e o
Referencial Teórico adotado.
Descrevemos no capítulo 3 desta dissertação a nossa proposta de
trabalho com os objetivos a serem alcançados mediante a aplicação desse
projeto de ensino.
No capítulo 4 apresentamos a metodologia utilizada para o
desenvolvimento do projeto, as estratégias pedagógicas e o que queremos
ensinar, buscando a consolidação do projeto de ensino.
No capítulo 5 apresentamos os relatos e resultados das discussões
provenientes das aulas experimentais que foram desenvolvidas em uma
turma do Centro de Educação de Jovens e Adultos de Aragarças.
No capítulo 6 faremos as nossas conclusões, descrevendo também
as possibilidades para futuros aprofundamentos sobre o tema.
O produto educacional está destacado na parte final da dissertação,
apresentando informações sobre a sequência de aulas, o plano de ensino e
os roteiros experimentais, contendo detalhadamente os processos de
montagem experimental, os quais serviram de ferramentas didáticas para
discutir algumas aplicações tecnológicas relacionadas com o efeito da
fotocondutividade.
13
CAPÍTULO 2: FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 O ENSINO DE FÍSICA MODERNA NO ENSINO MÉDIO
A proposta de inserção de conteúdos de Física Moderna no currículo
do Ensino Médio da disciplina de Física é uma realidade no Brasil desde
1996, porém, a ministração efetiva em sala de aula desses conteúdos ainda
não acontece plenamente.
Porém, em alguns países é possível encontrar exemplos/experiências
relacionados com a inclusão/ministração de conteúdos relacionados à Física
Moderna.
Na Europa o ensino de Física Moderna já é comum na estrutura de
ensino. Em países como: Portugal, Espanha, Itália e Finlândia abordam o
tema de maneira tradicional, começando com a radiação de corpo negro,
constante de Planck, efeito fotoelétrico, princípio da incerteza e dualidade
onda-partícula. Nessa abordagem geralmente o conteúdo de Física Moderna
fica para o final do Ensino Médio. Em Portugal, Física e Química, constituem
uma única disciplina durante os dois primeiros anos do Ensino Médio. O
conteúdo é abordado por meio de situações problemas do cotidiano dos
alunos, dentro de uma perspectiva da Ciência, Tecnologia e Sociedade
(CTS). A Física se desmembra da Química no último ano do Ensino Médio,
onde vinte aulas são dedicadas ao estudo da Física Moderna (Teoria da
Relatividade e Mecânica Quântica). O Reino Unido busca no interesse que
os jovens têm pelo mundo digital para ser o seu ponto de partida para o
ensino de Física no Ensino Médio. Os estudos de Quântica aparecem
primeiro que os estudos de Mecânica, sendo retomados posteriormente com
o objetivo de serem aprofundados, sem nenhuma ênfase especial. Nos
currículos da Dinamarca, Suécia e Canadá, os conteúdos de Física Moderna
estão relacionados com a modelagem e a experimentação, dando ênfase
aos impactos na sociedade e meio ambiente (LOBATO; GRECA, 2005).
Acreditamos que a proposta portuguesa não é conveniente para o
Brasil em sua integralidade, uma vez que lutamos por uma carga horária
maior e se ficássemos vinculados à outra disciplina estaríamos em
14
desvantagem. A abordagem CTS, sim é plausível, se vier acrescida da
palavra “ambiente” (CTSA) porque vem ao encontro do que é proposto nos
documentos que regem e orientam o ensino brasileiro.
Em nossas séries iniciais do Ensino Médio temos um número alto de
reprovações, por esse motivo a proposta inglesa para a nossa realidade
poderia melhorar nossos índices, uma vez que passaríamos discutir temas
que os alunos lidam em seu cotidiano, e por isso, poderiam se interessar
ainda mais, o que de certa forma, é a proposta desse trabalho. Ao
deixarmos para abordar um conteúdo apenas em um momento propício,
onde gostaríamos de introduzi-lo e esgotá-lo, podemos nunca trabalhá-lo de
fato, assim, falando dele várias vezes, em níveis cada vez mais
aprofundados, poderemos ir discutindo temas e impedir que eles só tenham
contato com certos conceitos caso venham a fazer uma graduação em
Física ou em outras áreas afins.
O enfoque das aulas por meio de modelagem computacional é
possível aqui no Brasil porque a grande maioria das escolas públicas já
conta com laboratório de informática, kits multimídias, data shows e outros.
O enfoque experimental também é possível, porque a partir dele podemos
criar uma cultura científica, para que nossos alunos possam compreender o
próprio mundo que está inserido. Por esses e outros motivos existe
atualmente no Brasil uma busca incessante por alternativas didáticas viáveis
para o ensino de Física que possa cativar o aluno, mostrando suas
aplicações no desenvolvimento das novas tecnologias, procurando com isso
discutir os fenômenos, contextualizando o conhecimento e mostrando os
conceitos físicos que os sustenta. Tais alternativas têm esbarrado na
quantidade muito reduzida da carga horária semanal das aulas de Física, as
quais muitas vezes não passam de duas aulas semanais.
A Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, LDBEN (BRASIL,
1996) dispõe sobre todo o sistema educacional brasileiro, estabelecendo
como objetivos para o Ensino Médio, aprofundar os conhecimentos
adquiridos no Ensino Fundamental proporcionando condições para que o
educando possa prosseguir seus estudos ou preparar-se para o trabalho,
por meio de uma formação ética, compreendendo de maneira autônoma os
15
fundamentos científicos e tecnológicos, relacionando os conteúdos escolares
com a sua vivência cotidiana.
Os Parâmetros Curriculares Nacionais Ensino Médio, PCNEM
(BRASIL, 1998), argumentam que o ensino de Física deve contribuir para a
formação de um cidadão contemporâneo, fornecendo-lhe instrumentos, para
que possa participar de forma crítica na vida social, intervindo nela de
maneira solidária. Para isso, deseja a formação de competências, para que
o aluno possa compreender os mecanismos tecnológicos e os fenômenos
naturais.
As Orientações Curriculares do Estado de Mato Grosso dispõem que
o ensino seja capaz de articular os conhecimentos científicos e culturais,
inseridos em uma perspectiva social e histórica, buscando contribuir para a
formação de um cidadão que seja capaz de compreender a vida moderna,
com autonomia intelectual e senso crítico, de modo a contemplar os
princípios gerais sobre os quais se fundamenta o processo produtivo e as
habilidades tecnológicas (SEDUC-MT, 2010).
O Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF)
procura dar a sua contribuição capacitando professores de Física da
Educação Básica, em conteúdos e abordagens modernas que envolvam as
novas tecnologias e experimentos, buscando com isso desenvolver um
trabalho coeso com as aspirações da LDBEN, PCNEM e SEDUC-MT.
No Centro de Educação de Jovens e Adultos de Aragarças
reformulamos constantemente o nosso projeto Político Pedagógico e nossa
ementa, tomando sempre como base o Currículo Referência da Rede
Estadual de Educação de Goiás (SEDUCE-2013) e quais contribuições os
conteúdos elencados podem dar aos cidadãos que queremos formar.
O Ministério da Educação e Cultura (MEC) lançou em 2015 a Base
Nacional Comum Curricular (BNCC), em parceria com professores de todas
as áreas do Brasil, visando garantir que os alunos das diferentes instituições
de ensino do Brasil tivessem um padrão de conteúdos comuns. Isso garante,
segundo o Ministério da Educação e Cultura (MEC), que os currículos
diferenciados que têm a pretensão de ajudar a formar um cidadão de acordo
com sua filosofia, não sofram com as influências dos livros didáticos e dos
16
exames pré-vestibulares. A novidade para a Física foi a compactação dos
conteúdos clássicos até a 2ª série do Ensino Médio e a introdução do
conteúdo de Mecânica Quântica na 3ª série do Ensino Médio. A BNCC será
concluída a partir de 2016 e sua implementação efetiva deve ocorrer a partir
do ano de 2017.
Atualmente, motivados pelo Mestrado Nacional Profissional em
Ensino de Física, espera-se que professores sejam encorajados a
trabalharem tópicos de Física Contemporânea no Ensino Médio, buscando
romper com o comodismo e inaugurando uma nova era no ensino de Física
no Brasil fugindo da obsolência e inovando, o que é também a proposta
desse trabalho.
2.2 A IMPORTÂNCIA DAS AULAS EXPERIMENTAIS
De acordo com GASPAR (2005), Piaget defende que as estruturas
intelectuais das crianças são construídas por meio de seu contato com o
ambiente que está inserido. Assim, deixa como proposta para as aulas
experimentais a criação de experimentos que gerem conflitos cognitivos para
os alunos, apressando a formação de estruturas cognitivas que ainda não
tem.
Segundo MOREIRA (2011), para a teoria da mediação de Vygotsky, o
aluno é um ser social, histórico e cultural, e é a partir desse contexto
sociocultural que ocorre o seu desenvolvimento cognitivo, por meio da
internalização das relações sociais e conversão dessas em funções mentais.
As interações sociais (como brincadeiras, trabalho, ensino formal ou
informal, aulas experimentais e outras) que vão provocar o desenvolvimento
cognitivo devem ser estimuladas dentro da “zona de desenvolvimento
proximal” do aluno, que é a distância entre a capacidade de realizar sozinho
e o potencial de aprender algo que ainda não sabe com o auxílio de um
parceiro mais capaz, que pode ser o professor ou mesmo um colega.
Em concordância com a Teoria do Construtivismo a ocasião mais
adequada para a aprendizagem de conceitos científicos é o ensino formal
(ensino escolar), que vai ocorrer de maneira mais satisfatória por meio de
17
interações sociais. Assim, tanto o ensino teórico, quanto experimental, será
melhor quanto mais interações sociais for capaz de promover e nenhum é
superior ao outro. Para a realização de atividades experimentais, o aluno
deverá interagir com um parceiro mais capaz, o professor, ter clareza de
quais perguntas deve responder e as respostas pretendidas, sendo capaz de
compreender todo o processo (GASPAR, 2014).
Diversas teorias imersas em uma perspectiva construtivista começam
a entender que os alunos têm maneiras muito particulares no momento de
resolver determinado problema e que a forma de encontrá-las é que talvez
não seja adequada. Assim, cabe ao professor identificar como é que o
educando pensa a respeito de determinado fenômeno e qual caminho
cognitivo ele percorre para tentar resolver determinado problema e interferir
de maneira correta fazendo com que esse conceito prévio evolua para um
conceito científico. Segundo MORTIMER (2006) essas teorias têm dois
pontos em comum, os conhecimentos prévios dos alunos e sua participação
ativa no processo de aprendizagem.
Para CARVALHO (2010) as aulas experimentais contribuem
significativamente para uma enculturação científica, principalmente quando
seguem as etapas:
I. Superar as concepções empíricos-indutivistas da ciência - as
quais acreditavam que os alunos poderiam chegar aos
princípios e leis através da observação dos fenômenos. O que
se propõe é que todo o trabalho experimental tenha como base
sólida os conhecimentos prévios dos alunos.
II. Promover a argumentação dos alunos - é preciso dar vez e voz
para os alunos, para que eles possam reformular sua
linguagem e apossar da linguagem da ciência.
III. Incorporar as ferramentas matemáticas - analisar os
fenômenos primeiramente de forma qualitativa e depois
quantitativamente para incorporar a linguagem matemática
para a um fenômeno físico.
IV. Transpor o novo conhecimento para a vida social - relacionar o
trabalho experimental com o contexto social que se encontra
18
inserido, sendo capaz de generalizar e aplicar o tema
estudado.
Segundo AZEVEDO (2004), uma opção para o ensino é apresentar
as aulas teóricas e experimentais via resolução de problemas, de modo que
não exista diferença metodológica entre uma e outra, com isso, evitando que
os alunos tenham uma visão deformada da ciência. Assim, as aulas com
lápis e papel, a exemplo das experimentais deverão realizar-se por meio da
resolução de problemas.
Com o objetivo de falarmos sobre questões problemas no ensino
de Física, veremos dois tipos de situações, segundo AZEVEDO (2004):
I. Questões abertas - são situações problemas propostas para os
alunos, as quais estão relacionadas ao seu dia a dia ou aos
seus conhecimentos prévios (domínio da leitura e escrita,
linguagem científica, conhecimento de conceitos acerca de
fenômenos naturais), onde eles vão utilizá-los para o
levantamento de hipóteses e realizar uma defesa consistente
do seu ponto de vista;
II. Problemas abertos - são questões mais gerais, apresentadas a
um grupo ou à classe, neles, não são levados em questão não
apenas os conceitos, mas também os resultados, que devem
ser expressos por meio de expressões matemáticas.
Nessa concepção de problematizar as aulas de laboratório,
AZEVEDO (2004), sugere que uma atividade experimental seja de
“Laboratório Aberto”, onde a resposta da questão problema seja respondida
pela experiência em seis etapas:
1. Proposta do problema - que é uma pergunta inicial para
estimular a curiosidade, estimular discussões.
2. Levantamento de hipóteses - onde os alunos já fizeram uma
resposta inicial para o problema, agora julgarão quais serão
examinadas em grupo.
3. Elaboração do plano de trabalho - formação de diversos grupos
para testar as diversas hipóteses levantadas.
19
4. Montagem experimental e coleta de dados - coleta de dados
seguindo o plano de trabalho e manipulação dos experimentos
pelos alunos.
5. Análise dos dados - construção de gráficos e tabelas, utilização
da informática, se necessário, uso da matemática.
6. Conclusão- formalização de uma resposta ao problema inicial.
Resultados obtidos por Hernandes, Clement e Terrazzan e publicados
com o título: Uma Atividade Experimental Investigativa de Roteiro Aberto
Partindo de Situações do Cotidiano, mostrando a importância das aulas
experimentais para o ensino de Física, principalmente quando elas contêm
atividades investigativas e que partam de situações do cotidiano. Além disso,
endossam o fato de serem de roteiros abertos com o intuito de atender as
exigências do Ensino Médio, promovendo uma alfabetização científica e
fugindo do velho “livro de receitas”.
2.3 ENSINO EM UMA PERSPECTIVA: CIÊNCIA, TECNOLOGIA,
SOCIEDADE (CTS)
De acordo com NASCIMENTO (2004), ciência é construção humana e
histórica do conhecimento sobre a Natureza, que se desenvolve permeada
por:
I. Uma diversidade de métodos e paradigmas;
II. Por constantes reformulações;
III. Por decisões políticas, aspectos sociais e opções individuais
dos cientistas.
RAMOS, Apud. (QUELUZ; MERKLE, 2004) define tecnologia como
um conjunto de instrumentos, utensílios e objetos materiais criados pelo
homem a partir do domínio dos insumos naturais, os quais são modificados,
visando atender suas necessidades e objetivos.
Segundo BAUMGARTEN (2012), o ser humano, hoje em dia
transforma não apenas a paisagem, mais também os outros seres vivo,
como citado abaixo.
20
O mundo atual é um mundo pleno de artificialidades. Mesmo seres vivos que apresentam a nós como naturais, tais como, carneiros, vacas, galinhas, árvores frutíferas são, na verdade, artificialidades criadas por nós humanos. São resultado da ação humana sobre a natureza, de estudos e práticas de intervenção que se vêm desenvolvendo há muitos anos. (BAUMGARTEN, 2012, P.91).
O agente causador de todas essas transformações é o ser humano,
através de sua intervenção no meio natural, que por meio de conhecimentos
e técnicas adequadas criam utensílios, objetos e meios materiais para
satisfazer suas necessidades e objetivos (RAMOS, Apud. QUELUZ;
MERKLE, 2012).
Analisando os impactos da ciência e da tecnologia sobre a sociedade
do ponto de vista da Sociologia, BENAKOUCHE (2012), sugere-se que
sejam levados em consideração três pontos:
I. Estudo dos riscos.
A análise de risco feita sob a perspectiva das ciências exatas tem
uma maior confiabilidade não somente por pesquisadores dessa área como
parte do público leigo, porém, quando se inclui determinantes sociais nessa
análise poderíamos encontrar respostas mais precisas a questões
semelhantes a “quanto é o suficientemente seguro?”. Dessa forma, admite
que os estudos dos riscos possam ser realizados pelas ciências exatas e
também ciências sociais.
II. Participação pública na ciência.
A partir da década de 1970, surgiram na Europa os movimentos
sociais que protestavam contra a produção de energia nuclear, colocando
em xeque o caráter positivo das inovações tecnológicas.
Voltados, inicialmente, apenas para ações de protestos, esses movimentos foram evoluindo para um questionamento para o uso das ciências e das técnicas e, posteriormente, para demandas de participação social em atividades de pesquisa, até então restritas aos laboratórios e instituições acadêmicas. Ou seja, a dicotomia saber perito-saber leigo, no dizer de GIDDENS (1991), passou a ser contestada. Ou, para usar a terminologia de IRWIN (1994), foi-se forjando uma ciência-cidadã (BENAKOUCHE, 2012, P.21).
III. Formação para a prática da ciência e inovação tecnológica.
Promover um ensino que seja capaz de formar um cidadão crítico,
capaz de ler e interpretar um texto, utilizar as ferramentas matemáticas
21
básicas e por meio da Sociologia, Ciência Política ou Antropologia, avaliar os
riscos de uma nova tecnologia de forma equilibrada, negociar uma inovação
com atores sociais e propor políticas de inovação tecnológica.
A ciência e tecnologia forma atualmente um binômio indissociável, a
tecnociência, onde o conhecimento e a técnica de transformação dos
insumos naturais permitem o seu controle e a intervenção na própria
sociedade.
O objetivo da tecnociência é conhecer e transformar o mundo, é apropriar-se do mundo natural (e também social) e controlá-lo. Uma forma muito característica dessa forma de produzir conhecimento é a empresarialização crescente da atividade científica (ECHEVERRIA, 2003). A tecnociência vai se transmutando em mercadoria de alto valor e se insere progressivamente no cotidiano das sociedades, na estrutura de poder das sociedades, nas suas matrizes simbólicas (ALBAGLI, 1999). (BAUMGARTEN, 2012, P.88).
Os novos desafios de se ensinar ciências dependem do professor em
abandonar a visão enciclopedista do ensino, onde o aluno é tido como um
mero espectador e receptáculo de conteúdos.
Carvalho defende a importância na ênfase ao conteúdo e a
importância ao processo de ensino, buscando uma maior integração entre os
indissociáveis: Ciência/Tecnologia/Sociedade (CTS) (CARVALHO, 2004),
porque toda ação do ser humano para transformar os insumos naturais em
bens para sua alimentação, conforto e comodidade impacta em primeiro
lugar o ambiente natural e também por último, quando descartamos de
alguma forma os produtos utilizados.
Um ensino que vise à aculturação científica deve ser tal que leve os estudantes a construir o seu conteúdo conceitual participando do processo de construção e dando oportunidade de aprenderem a argumentar e exercitar a razão, em vez de fornecer-lhes respostas definitivas ou impor-lhes seus próprios pontos de vista transmitindo uma visão fechada das ciências (CARVALHO, 2004, P.3).
O papel do professor nessa concepção de ensino (CTS) de acordo
com CARVALHO (2004) é:
Encorajar os alunos para exporem suas concepções espontâneas
que, dando-lhes voz, para que eles adquiram segurança e
intimidades com as práticas científicas;
22
Criar um ambiente para as discussões em grupo e reflexões
sobre os fenômenos;
Auxiliar os alunos a reconhecer às afirmações contraditórias;
Mediar o diálogo entre as decisões tomadas em grupo;
Auxiliar os alunos a reformularem seus conceitos para que eles
possam evoluí-los para conceitos científicos, reformulando
também a sua linguagem param uma linguagem científica.
Nesse processo de ensino e aprendizagem é de grande importância a
participação dos alunos na construção de seu conhecimento, assim, o
processo de ensino passa a ser muito valorizado, buscando com isso a
formação de uma cultura de ciências.
2.4 CIÊNCIA, TECNOLOGIA, SOCIEDADE E AMBIENTE (CTSA)
O marco inicial para o ensino dentro de uma proposta da Ciência,
Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) são os saberes próprios da
ciência e da tecnologia onde a sociedade e o ambiente servem de fontes
geradoras de temas e/ou de situações problemas que serão investigados de
modo que se possa tomar uma decisão, atribuir-lhes juízo de valor, e, dessa
forma, chegar a uma solução (RICARDO, 2007).
As disciplinas escolares têm seus conteúdos elencados nos
documentos oficiais enquanto a tecnologia não tem nenhum conteúdo, por
esse motivo, após a comunidade escolar optar por trabalhar dentro de uma
proposta de educação CTSA deve também definir quais conteúdos
tecnológicos devem ser transpostos para o contexto escolar.
Espera-se que uma educação CTSA seja capaz de proporcionar:
I. Um saber fazer, que é o conhecimento sistematizado;
II. Os modos de fazer, que são os processos;
III. As coisas feitas, que são os produtos, resultado final dos itens: I e
II.
Esses três elementos irão transformar o ambiente natural e o
sociocultural, porque por meio deles será possível:
Aproximar os conteúdos escolares da realidade dos alunos;
23
Contribuir para a formação de um aluno capaz de utilizar de forma
consciente a ciência e a tecnologia;
Compreender os aspectos sociais e humanistas envolvidos na
produção científica e tecnológica;
Promover uma alfabetização científica e tecnológica.
2.5 TEORIA DA TRANSPOSIÇÃO DIDÁTICA
Inicialmente o conceito de Transposição Didática foi formulado por
Michel Verret em 1975, e posteriormente foi retomado por Ives Chevallard,
em 1980, em um contexto mais específico, fazendo a partir desse conceito a
formulação da Teoria da Transposição Didática (BROCKINGTON, 2005).
Chevallard, analisou a transformação do conhecimento, desde sua
produção pela comunidade científica, passando pelos livros didáticos e
materiais instrucionais até chegar na sala de aula e consequentemente ser
ensinado aos alunos.
O conhecimento puro em sua essência, ou seja, aqueles utilizados
pelos cientistas Chevallard chamou-o de “Saber Sábio”. Cada autor de um
livro didático se apossa do “Saber Sábio” e o transporta para o seu livro,
porém, o resultado nunca é igual ao que saiu do laboratório na sua forma
original, pois para ser mais acessível, o autor utiliza uma linguagem mais
amigável para que os alunos e professores possam compreendê-la mais
facilmente. A esse novo saber, Chevallard chamou de “Saber a Ensinar”.
Todo professor tem uma maneira própria de expor seu conteúdo,
dessa forma, Chevallard afirma que o conhecimento sofre uma nova
modificação, pois o “Saber a Ensinar” não é o que chega em sala de aula,
porque sofre a influência da didática do professor, assim, surge um novo
saber, o “Saber Ensinado”, que representa aquele que chega de fato aos
estudantes após sofrer sucessivas transformações.
Esses saberes se inter-relacionam dentro do contexto social não
apenas de acordo com o binômio professor/aluno, mais também nas
perspectivas imersas:
24
I. No Sistema Didático - que é o contexto escolar (a escola ou a
própria sala de aula);
II. No Sistema de Ensino - que é a rede de escolas ou a rede
instituições de ensino que fornecem as diretrizes de
funcionamento dos Sistemas Didáticos;
III. Na Noosfera - que são as pessoas com ou sem mandatos e
instituições que influenciam o Sistema de Ensino. Políticos,
Sindicatos, Secretarias de Ensino, Ministério da Educação,
profissionais da educação, pesquisadores em ensino, pais e
alunos.
É na Noosfera que irão negociar os diversos conflitos de interesses e
onde serão buscadas soluções para eles, pois ela influencia o Sistema de
Ensino e esse normatiza o funcionamento do Sistema Didático.
De acordo com ALMEIDA (2007), essas modificações dos saberes
podem ser interpretadas como um facilitador, enquanto o aluno constrói o
seu conhecimento formal:
É preciso que haja uma transmutação dos conhecimentos para uma linguagem mais próxima daquela usada pelos alunos. Os alunos possuem um código de linguagem que precisa ser respeitado. Assim, antes de interferir em um código novo, é necessário lembrar das variações linguísticas, das variações dos níveis de linguagem e do tempo que o aluno precisa ter para absorver o código mais formal (ALMEIDA, 2007, P.46).
Dessa forma, ao modificar os saberes, é possível colocar ao alcance
dos alunos uma linguagem mais próxima de sua realidade, o que não
significa um empobrecimento do conteúdo ensinado, e sim uma forma de
torná-lo mais amigável.
Essa ideia que traz a Teoria da Transposição Didática que os saberes
assumem formas diferentes de acordo com os patamares (saber sábio;
saber a ensinar ou saber ensinado) que se encontram, sugere a ideia de
simplificação do conhecimento, o que segundo PINHO ALVES Apud.
SIQUEIRA (2006), tal visão de simplificação é equivocada e não reflete o
complexo processo de transformação dos saberes.
Segundo BROCKINGTON (2005), a simplificação dos saberes levam
os alunos a obstáculos ainda maiores para aprenderem, pois na vida real
eles nunca deparam com situações exatamente iguais àquelas idealizadas
25
em sala de aula, dessa forma, eles nunca vão de fato aplicarem o que
estudam e tais conhecimentos ficam restritos aos livros didáticos. Essas
simplificações não têm nada a ver com a modelagem de situações reais pela
Ciência, pois elas são consideradas muito importantes, tanto para a Ciência,
quanto para o ensino.
Buscando selecionar aqueles saberes que possam permanecer e
contribuir com a comunidade escolar, ASTOLFI Apud. SIQUEIRA (2006)
criou cinco regras para a transposição didática:
I. Modernizar o saber escolar - que é incorporar os novos
saberes utilizados pela indústria ou pelas descobertas
científicas recentes às salas de aulas;
II. Atualizar o saber escolar - é eliminar certos saberes da grade
curricular, pois eles já estão incorporados ao senso comum;
III. Articular o saber novo com o antigo - a introdução de um novo
saber deve sempre ser articulada com outro, que deve fazer
parte de seus conhecimentos prévios;
IV. Transformar um saber em exercícios e problemas - um saber
que pode ser transformado em exercícios e problemas é
considerado de grande importância para sua presença em sala
de aula;
V. Tornar um conceito mais compreensível - espera-se que o
professor crie condições que facilite a aprendizagem de
conceitos pelos alunos, pois ao fazer a transposição didática
estará oferecendo uma linguagem mais acessível.
Para CHEVALLARD Apud. BROCKINGTON (2005) para garantir o
sucesso do ensino, é preciso aproximar dois domínios epistemológicos
diferentes: “Ciência e sala de aula”, com isso, combatendo a simplificação
excessiva e tornando as salas de aulas mais atraentes para os alunos, uma
vez que as situações problemas ali tratadas estarão mais próximas da
realidade.
26
CAPÍTULO 3: PROPOSTA
O ensino de Física Moderna pode contribuir de maneira significativa
para que os alunos possam discutir e compreender as novas tecnologias e
os fundamentos científicos que as sustentam.
O efeito da fotocondutividade é o princípio do funcionamento dos
relés fotoelétricos. Esses aparelhos são muito práticos, pois possuem um
sensor de luminosidade que desliga o sistema quando é iluminado pela luz
solar (ou qualquer outra luz), contribuindo muito para a economia de energia
elétrica. Ao cessar a incidência de luz sobre o relé fotoelétrico ao anoitecer
ou por causa de mau tempo, o sistema liga, acendendo a lâmpada,
proporcionando com isso segurança para as pessoas.
É recorrente nas escolas a seguinte pergunta: “Para que serve isso?”.
Tal pergunta significa que nem tudo que se ensina na escola desperta o
interesse do aluno, porque ele não vê uma conexão entre determinados
conteúdos e o mundo real. Por esse motivo, este trabalho procura introduzir
um assunto mostrando uma aplicação tecnológica que faz parte do dia a dia
dos alunos.
Trabalhar no Ensino Médio o efeito da fotocondutividade é um
desafio, pois queremos introduzir um conteúdo de Física Moderna com uma
aplicação tecnológica por meio de uma abordagem experimental. Por isso
buscaremos desenvolver as aulas experimentais com materiais de baixo
custo que podem ser adquiridos com as verbas do Plano de
Desenvolvimento da Escola (PDE), se assim a comunidade escolar julgar
necessário. O sucesso dos objetivos que serão estabelecidos a seguir
necessita da articulação entre os vários componentes do produto
educacional (roteiros experimentais, sequência de aulas e plano de ensino).
Assim, o objetivo geral dessa proposta é elaborar o roteiro
experimental para a montagem do Relé Fotoelétrico Didático.
Os objetivos específicos dessa proposta são:
Elaborar uma sequência de aulas para a compreensão das
grandezas elétricas necessárias ao entendimento do fenômeno
condutividade;
27
Construir um plano de ensino para a ministração das aulas
experimentais;
Demonstrar experimentalmente e explicar a ocorrência do
efeito da fotocondutividade;
Elaborar um questionário para reforçar a aprendizagem.
28
CAPÍTULO 4: METODOLOGIA
Apresentamos neste capítulo a metodologia, apresentada na Figura 1,
empregada para a aplicação do projeto de ensino proposto por este trabalho
no Centro de Educação de Jovens e Adultos de Aragarças (Aragarças- GO).
Figura 1. Diagrama Ilustrativo do Projeto de Ensino
Fonte: Próprio autor
O Centro de Educação de Jovens e Adultos de Aragarças situa-se na
Avenida Getúlio Vargas, 826, na cidade de Aragarças - GO, atendendo do 1°
ao 6° Semestre do Ensino Fundamental (que corresponde do 6° ao 9° ano
do Ensino Regular) e do 1° ao 4° Semestre do Ensino Médio (que
corresponde da 1ª a 3ª série do Ensino Regular). Atendemos também ao
Ensino Médio técnico (Técnico em Panificação) e uma extensão no Sistema
Prisional.
Desenvolvemos o nosso projeto de ensino em uma turma do 4°
Semestre do Ensino Médio (2016/1), em seu primeiro bimestre, no período
noturno, a qual contava com dezessete alunos matriculados e frequentes.
29
A nossa proposta é trabalhar as grandezas elétricas e a
fotocondutividade em uma perspectiva do movimento Ciência, Tecnologia,
Sociedade e Ambiente (CTSA), mediante uma montagem experimental para
demonstrar uma aplicação tecnológica, e apresentar os impactos na
sociedade e consequentemente no meio ambiente.
A Teoria da Transposição Didática admite a transformação dos
saberes de modo que ele fique mais compreensível. Assim, por meio das
aulas expositivas e com auxílio dos experimentos propostos, das questões
problemas e do Questionário queremos tornar isso possível.
Além dos diversos experimentos (Experimento do Sensor de
Presença Invertido, Relé Fotoelétrico Industrial e Relé Fotoelétrico Didático),
utilizaremos a simulação virtual PHET e o software MultiSIM BLUE. Esses
recursos didáticos serão articulados de acordo com o Produto Educacional:
Plano de Ensino (Apêndice A), roteiros experimentais (Apêndices B, C e D),
Questionário (Apêndice E) e Componentes eletrônicos (Anexo A).
30
CAPÍTULO 5: RELATOS E RESULTADOS
Neste capítulo apresentaremos os relatos e resultados referentes às
aulas ministradas durante a aplicação e implementação do produto
educacional proposto.
Com o intuito de proporcionarmos aos alunos os conhecimentos
necessários para o entendimento das discussões envolvendo a montagem
experimental do Relé Fotoelétrico Didático, se fez necessário a abordagem
de alguns conceitos físicos que estão propostos na Sequência de Aulas, no
apêndice A deste trabalho.
Foi realizada uma revisão sobre a estrutura da matéria, desde o
modelo atômico idealizado por Demócrito até o átomo de Bohr.
Em sequência apresentamos o conceito (intuitivo) de carga elétrica, o
princípio de conservação da carga elétrica, assim como a quantização da
carga elétrica. Discutiu-se a intensidade da força elétrica de interação entre
cargas elétricas, e a influência dessas cargas em seu entorno.
Para atingir nossos objetivos se fez necessário o estudo das
grandezas elétricas como: corrente elétrica (intensidade, tipos e efeitos),
diferença de potencial, resistência, resistividade, condutividade, e
posteriormente a variação da condutividade elétrica, conforme o Plano de
Ensino que se encontra no apêndice A deste trabalho.
Começamos o nosso trabalho experimental com a seguinte pergunta
inicial: “Como as lâmpadas dos postes de iluminação pública acendem?”.
Muitos alunos sabiam a resposta e outros não. Apresentamos a eles o Relé
Fotoelétrico Industrial. Eles perceberam que a presença da luz desligava a
lâmpada e que com o bloqueio da luz, a lâmpada acendia. O roteiro
experimental do Relé Fotoelétrico Industrial pode ser útil para discutir as
questões problemas nele contidas, caso o professor assim julgar, porém, o
utilizamos (Relé Fotoelétrico Industrial montado) apenas para dar suporte
para a pergunta introdutória e mostrar como ele é e entenderem sua
importância na economia de energia elétrica.
Os alunos visualizaram o interior do relé fotoelétrico magnético com
contatos normalmente fechados (NF) e viram a atração magnética da bobina
31
sobre a chave abrindo os contatos e desligando a lâmpada quando a luz
incidia sobre o LDR. Com o bloqueio da luz sobre o LDR cessava a atração
magnética da bobina sobre a chave, fazendo com que a chave voltasse ao
seu ponto inicial, fechando os contatos e ligando a lâmpada.
Enfim, chegamos ao objetivo central desse trabalho, que é a
montagem experimental do Relé Fotoelétrico Didático, que tem como um
dos objetivos demonstrar experimentalmente uma maneira de como ocorre a
variação da condutividade elétrica e sua aplicação em nosso dia a dia.
A montagem do Relé Fotoelétrico Didático foi baseada no roteiro
experimental proposto no apêndice B. Os alunos foram orientados a
trabalharem em grupo para a realização do experimento, lembrando que foi
dada uma ênfase na apresentação dos materiais utilizados e em suas
respectivas funções. O resultado foi satisfatório porque os grupos
conseguiram, em grande maioria, concluir a montagem do experimento.
Após a montagem do Relé Fotoelétrico Didático, os alunos
conseguiram compreender, a exemplo do Relé Fotoelétrico Industrial, que a
incidência ou não da luz sobre o LDR está relacionado ao fato de acender ou
apagar o LED.
Através das questões problemas foi possível concluir que os alunos
perceberam que apesar do LED do Relé Fotoelétrico não estar aceso havia
uma corrente elétrica no circuito, essa conclusão baseou-se no fato de que o
circuito estava ligado a uma bateria.
Outro ponto debatido dentro das questões problemas foi “Qual é o
caminho tomado pela corrente elétrica quando o LED não está aceso?”.
Para auxiliar na construção do caminho percorrido pela corrente elétrica foi
utilizado o esquema da Figura 2, a qual ilustra o seu sentido real.
32
FIGURA 2. Circuito do Relé Fotoelétrico Didático de acordo com o sentido real da
corrente elétrica
Fonte: Próprio autor
A resposta apresentada pelos alunos foi que o caminho percorrido
pela corrente elétrica seria o trajeto indicado pelas setas vermelhas de
acordo com a Figura 3, isso foi verificado nas discussões sobre a variação
da resistência do LDR (que varia da ordem de mega-ohms para algumas
dezenas de ohms na presença de luz, verificado experimentalmente pelos
alunos) e na polarização direta do LED.
Os alunos observaram experimentalmente que na ausência de luz a
resistência do LDR sobe de algumas dezenas de ohms para a ordem de
mega-ohms, dessa forma, a corrente elétrica é bloqueada, fazendo agora o
percurso indicado pelas setas verdes (visualizar Figura 3), contribuindo para
a polarização direta do LED, e como consequência, acendendo-o.
FIGURA 3. Circuito do Relé Fotoelétrico Didático indicando os possíveis caminhos
para a corrente elétrica
Fonte: Próprio autor
33
Durante a discussão inicial da explicação física sobre a influência da
incidência ou não da luz sobre o LDR os alunos notaram que a variação da
resistência têm consequências diretas nas variações da resistividade e
condutividade (medidas indiretas). Neste momento os alunos, perceberam
que a intensidade da condutividade elétrica do LDR aumenta com a
presença de luz e diminui com a ausência de luz sobre o LDR, concluindo
assim, que é possível variar o valor da intensidade da condutividade elétrica
com a incidência de luz, cujo fenômeno é conhecido como
fotocondutividade.
Com o auxílio da simulação virtual, ilustrada na Figura 4, sobre a
condutividade em um semicondutor utilizando o applet conductivity,
desenvolvido pelo PHET- Physics Educational Technology, cujo acesso
pode ser feito através do Link:
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/conductivity, foi possível discutir a
nível microscópico como se dá a variação da condutividade elétrica. O uso
da simulação computacional também contribuiu para o entendimento da
interação da luz (fóton) com o semicondutor (LDR) e teve papel significativo
para a compreensão da definição de fóton. Por meio da simulação foi
possível visualizar e conceituar a banda de valência, a banda de condução e
os elétrons de condução.
FIGURA 4. Simulação virtual da fotocondutividade
Fonte: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/conductivity.
Descrevemos também o formalismo matemático relacionado a
intensidade do valor da energia da radiação luminosa (fóton), onde a energia
34
é dependente exclusivamente da frequência da luz e por consequência do
seu comprimento de onda.
Utilizamos o software MultiSIM BLUE para apresentar o circuito do
ponto de vista técnico e reforçar a aprendizagem. Os alunos perceberam a
influência dos efeitos provocados pelo aumento ou diminuição da
resistência, resistividade e condutividade elétrica (simulando uma situação
na ausência ou na presença de luz) sobre o “caminho” a ser percorrido pela
corrente elétrica nos diversos ramos do circuito. A utilização do software
MultiISIM BLUE possibilitou mostrar que o transístor BC548B atua como
uma chave de liga-desliga, permitindo que a corrente elétrica possa fluir
também no sentido coletor-emissor, de modo a acender o LED.
FIGURA 5. Circuito do Relé Fotoelétrico Didático de acordo com o sentido convencional da corrente elétrica
Fonte: Próprio autor.
O questionário aplicado ao final do trabalho contribuiu para os alunos
refletirem sobre o tema estudado e reforçar sua aprendizagem, pois abrange
conceitualmente todo o conteúdo estudado.
35
CAPÍTULO 6: CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS
As informações contidas no roteiro experimental proposto foram
suficientes para o sucesso da montagem experimental do Relé Fotoelétrico
Didático.
Os alunos observaram os fenômenos e a partir de conhecimentos de
seu cotidiano, como brincadeiras, cursos técnicos, lazer ou conhecimentos
escolares, formularam conjecturas e testaram hipóteses para resolverem as
situações problemas propostas, com isso, confrontaram suas próprias
concepções espontâneas com os dados experimentais, deixando explícitos
os caminhos cognitivos em suas tentativas de responder oralmente ou por
escrito às situações problemas apresentadas, o que foi bastante produtivo,
porque nesse ponto abriu uma possibilidade de interferência para que seus
conceitos fossem aperfeiçoados e evoluíssem para aqueles atualmente
aceitos pela ciência. As respostas apresentadas diante das situações
problemas foram satisfatórias, lembrando que elas não foram colocadas de
maneira aleatória, mais sim intencional, de modo que a resposta
apresentada diante de um questionamento contribuísse na solução da
situação posterior.
Ficou visível a contribuição proporcionada pela realização de uma
aula experimental nas aulas de Física, pois ela constitui como fator
motivacional importante para os alunos, proporcionando uma possibilidade
de crescimento e aprendizagem também para o professor, no seu trabalho
de planejamento dos experimentos e expectativas dos resultados.
Os experimentos possibilitaram aos alunos vivenciarem na prática a
aplicação de conceitos físicos no desenvolvimento tecnológico trazendo
resposta a algumas indagações feitas pelos alunos em relação ao
funcionamento de alguns dispositivos presentes em seu dia a dia.
O diferencial deste trabalho foi a possibilidade da abordagem de
algumas grandezas físicas (corrente elétrica, resistência elétrica,
condutividade), que é integrado ao estudo de Eletricidade, em conjunto com
uma abordagem moderna sobre a radiação luminosa (luz), contribuindo
assim, para a discussão sobre a ocorrência do efeito da fotocondutividade.
36
Com o objetivo de se ter uma maior compreensão sobre a
condutividade elétrica sugerimos a utilização de um texto complementar
sobre esse efeito em materiais sólidos, mostrando a influência do
ordenamento dos átomos em materiais condutores, semicondutores e
isolantes em sua condutividade elétrica.
37
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
A Transposição Didática Aplicada a Teoria Contemporânea: A Física de
Partículas Elementares no Ensino Médio. São Paulo, 2006. Disponível em: <
http://www.nupic.fe.usp.br/Publicacoes/congressos/Maxwell_A_TRANSPOSI
CAO_DIDATICA_APLICADA.pdf>. Acesso em: 10 de fev. 2016.
ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 2ª edição.
Ed. Érika, 2013. Nº pag. 204.
ALMEIDA, G. P. Transposição Didática, Por Onde Começar?. 1ª edição.
Ed. Cortez, 2007. N° pag. 71.
AZEVEDO, M. C. Ensino por Investigação: Problematizando as Atividades
em Sala de Aula. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de Ciências. 1ª
edição. Ed. Cengage Learning, SP, 2015. Vol. Único, Cap.2, p. 19-33.
BASE Nacional Comum Curricular. Brasília, 2015. Disponível em:
http://basenacionalcomum.mec.gov.br/#/site/inicio. Acesso em 10 de nov.
2015.
BAUMGARTEN, M. O Debate Público de Ciência e Tecnologia:
Problematizando as Atividades em Sala de Aula. In: KERBAUY, M. T. M.;
ANDRADE, T. H. N.; HAYASHI, C. R. M. (Org.). Ciência, Tecnologia e
Sociedade no Brasil. 1ª edição. Ed. Alínea, Campinas, SP, 2012. Vol.
Único, Cap.5, p. 87-98.
BENAKOUCHE, T. O Debate Público de Ciência e Tecnologia:
Problematizando as Atividades em Sala de Aula. In: KERBAUY, M. T. M.;
ANDRADE, T. H. N.; HAYASHI, C. R. M. (Org.). Ciência, Tecnologia e
Sociedade no Brasil. 1ª edição. Ed. Alínea, Campinas, SP, 2012. Vol.
Único, Cap.1, p. 13-26.
BRASIL. Lei n. 9394, de 20 de dezembro de 1996. Lei de Diretrizes e
Bases da Educação Nacional: Brasília, MEC, 1996.
38
BRASIL. PCN-Ensino Médio. Parâmetros Curriculares para o Ensino
Médio: Brasília, MEC, 1998.
BROCKINGTON, G.; PIETROCOLA, M. Serão as Regras da Transposição
Didática Aplicáveis aos Conceitos de Física Moderna?. Investigações em
Ensino de Ciências. Vol.10, p. 307-404, mar. 2005.
CARVALHO, A. M. P. As Práticas Experimentais no Ensino de Física. 1ª
edição. Ensino de Física. Ed. Cengage Learning, SP, 2010. Vol. Único,
Cap.3, p. 53-77.
CARVALHO, A. M. P. Critérios Estruturantes para o Ensino das Ciências.
Ensino de Ciências: Unindo a Pesquisa e a Prática. 1ª edição. Ed.
Cengage, SP, 2004. Vol. Único, p. 1-18.
CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. Física Moderna Experimental.
2ª edição. Ed. Manoele, 2007. Nº pag. 132.
EISBERG, R.; RESNICK, R. Física Quântica. 23ªedição. Ed. Campus,
2005. N° pag. 928.
GASPAR, A. Atividades Experimentais no Ensino de Física. 1ª edição.
Ed. Livraria da Física, 2014. Nº pag.252.
GASPAR, A. Experiências de Ciências para o Ensino Fundamental. 1ª
edição. Ed. Ática, 2005. Nº pag. 328.
GUIMARÃES, O.; PIQUEIRA, J. R.; CARRON, W. Física. 1ª edição. Ed.
Ática, 2014. Nº pag. 295.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11ª edição. Ed. Bookman, 2011. Nº pag.
743.
LOBATO, T.; GRECA, L. M. Análise da Inserção de Conteúdos de Teoria
Quântica nos Currículos de Física do Ensino Médio. Ciên. Educ. Vol.11,
p. 119-132, Abr. 2005.
39
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de Física. 1ª edição. Ed. Scipione,
2012. Nº pag.448.
MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. 2ª edição. Ed. Pedagógica e
Universitária LTDA, 2001. Nº pag. 242.
MORTIMER, E. F. Linguagem e Formação de Conceitos no Ensino de
Ciências. 1ª edição. Ed. UFMG, 2006. Nº pag. 383.
MULTISIM BLUE. Ausntin, 2014. www.ni.com/multisim/try/pt/. Acesso em: 25/10/2015.
NASCIMENTO, V. B. A Natureza do Conhecimento Científico e o Ensino de
Ciências. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de Ciências. 1ª edição.
Ed. Cengage Learning, São Paulo, SP, 2004. Vol. Único, Cap. 3, p. 35-58.
PINHEIRO, N. A. M.; SILVEIRA, R. M. C. F.; BAZZO, W. A. Ciência,
Tecnologia e Sociedade: A Relevância do Enfoque CTS para o Contexto
do Ensino Médio. Ciên. Educ. Vol. 13, p. 71-84, Abr. 2007.
QUELUZ, G.; MERKLE, L. E. Ciência, Tecnologia e Desenvolvimento
Nacional no Pensamento de Álvaro Pinto e Alberto Guerreiro Ramos:
Problematizando as Atividades em Sala de Aula. In: KERBAUY, M. T. M.;
ANDRADE, T. H. N.; HAYASHI, C. R. M. (Org.). Ciência, Tecnologia e
Sociedade no Brasil. 1ª edição. Ed. Alínea, Campinas, SP, 2012. Vol.
Único, Cap.5, p. 27-49.
RIBEIRO, L. Estudo para o Desenvolvimento de Relé Fotoeletrônico. 2006.
N. pag. 59. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica- Centro
Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo. Vitória- ES. 2006.
RICARDO, E. C. Educação CTSA: Obstáculos e Possibilidades para sua
Implementação no Contexto Escolar. Ciên. Ens. v. 1, nov. 2007.
SEDUC-MT. Orientações Curriculares: Concepções para a Educação
Básica: Cuiabá, SEDUC, 2010.
40
SEDUCE-GO. Currículo Referência da Rede Estadual de Educação de
Goiás: Goiânia, SEDUCE, 2013.
SHACKELFORD, J. F. CIÊNCIA DOS MATERIAIS. 6ª edição. Ed. ABDR,
2008. Nº pag. 556.
TECHNOLOGY: Looking for a Definition for the Concept. SP, 2008.
Disponível em:
<http://www.contecsi.fea.usp.br/envio/index.php/contecsi/5contecsi/paper/do
wnload/1454/726>. Acesso em 04 jul. 2015.
UMA Atividade Experimental Investigativa de Roteiro Aberto Partindo de
Situações do Cotidiano. RS, 2001. Disponível em:
<http://www.cienciamao.usp.br/dados/epef/_umaatividadeexperimental.trabal
ho.pdf>. Acesso em 03 ago. 2014.
41
PRODUTO EDUCACIONAL
MONTAGEM EXPERIMENTAL DE UM RELÉ
FOTOELÉTRICO DIDÁTICO PARA O ENSINO MÉDIO
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO .......................................................................................... 1
PLANEJAMENTO ........................................................................................... 1
AULA 1 ........................................................................................................... 4
AULA 2 ........................................................................................................... 4
AULA 3 ........................................................................................................... 5
AULA 4 ........................................................................................................... 5
AULA 5 ........................................................................................................... 6
AULA 6 ........................................................................................................... 6
AULA 7 ........................................................................................................... 7
AULA 8 – 14 ................................................................................................... 7
APÊNDICE A: PLANO DE ENSINO ............................................................... 8
APÊNDICE B: ROTEIRO EXPERIMENTAL DO RELÉ FOTOELÉTRICO
DIDÁTICO ..................................................................................................... 15
APÊNDICE C: ROTEIRO EXPERIMENTAL DO SENSOR DE PRESENÇA
INVERTIDO .................................................................................................. 25
APÊNDICE D: ROTEIRO EXPERIMENTAL DO RELÉ FOTOELÉTRICO
INDUSTRIAL................................................................................................. 29
APÊNDICE E: QUESTIONÁRIO ................................................................... 35
ANEXO A: COMPONENTES ELETRÔNICOS ............................................. 37
1
APRESENTAÇÃO
Ao professor,
Este material é composto pelo planejamento de sete aulas de
cinquenta minutos cada, destinadas para a discussão de fenômenos
envolvendo alguns conceitos elementares da Eletrostática e Eletrodinâmica.
Entre a oitava até a décima quarta aula foram reservou-se um espaço
para a montagem experimental do Relé Fotoelétrico Didático e discussão do
efeito da fotocondutividade.
PLANEJAMENTO
As estratégias de ensino aqui introduzidas estão embasadas no
movimento Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente (CTSA) e na Teoria
da Transposição Didática. O nosso intuito é colaborar para a formação de
uma cultura científica, por meio de aulas experimentais e simulações
computacionais.
Motivaremos a participação ativa de nossos alunos na construção de
seu próprio conhecimento por meio de situações problemas, através de seus
conhecimentos prévios e da montagem experimental.
Dividimos os conceitos básicos para a discussão e montagem do Relé
Fotoelétrico Didático em sete (07) aulas (ver apêndice A – Sequência de
Aulas):
Aula 1 – Carga elétrica – Mostramos o desenvolvimento da teoria
atômica até os dias atuais, pois precisaremos discutir a interação da
luz com a matéria em nível atômico.
Aula 2 – Condutores e isolantes, processos de eletrização –
Precisamos discutir os semicondutores (LDR), entender o conceito de
elétrons de condução.
Aula 3 – Lei de Coulomb – Compreender a interação entre duas
cargas elétricas.
Aula 4 – Campo elétrico – Entender como uma carga elétrica
influencia uma região em torno de si.
2
Aula 5 – Corrente elétrica – Compreender que a corrente elétrica é o
resultado do movimento ordenado de cargas elétricas, que só vai
ocorre se houver uma diferença de potencial.
Aula 6 – Resistência elétrica – Visa compreender um resistor ôhmico.
Aula 7 – Descrever as grandezas que influenciam na resistência
elétrica de um condutor. Discutir a resistividade e condutividade
elétrica, fazendo uma relação entre elas.
AULAS 8 A 14
Para atingir o objetivo principal do presente trabalho, que é a
montagem do Relé Fotoelétrico Didático e discutir o efeito da
fotocondutividade, passamos ao segundo tópico do desenvolvimento do
projeto de ensino, a parte experimental, descrita abaixo e de forma mais
detalhada no plano de ensino (apêndice A) e no roteiro experimental no
apêndice B.
Aula 8 – Apresentação do Relé Fotoelétrico Industrial preparado pelo
professor e discussão sobre como as lâmpadas dos postes de
iluminação pública acendem. Buscamos discutir as vantagens e
desvantagens dessa tecnologia para a sociedade e o ambiente
(conforto, eficiência, economia, profissões extintas, e outras), por
meio de leituras complementares (ver plano de ensino apêndice A).
Aula 9 – Montagem experimental do Relé Fotoelétrico Didático pelos
alunos seguindo o roteiro experimental do apêndice B.
Aula 10 – Discussão das Questões Problemas (plano de ensino,
apêndice B), onde os alunos irão responder com base em seus
conhecimentos prévios, construídos na etapa inicial. Lembrando que
nessas discussões os alunos não precisam responder todas as
questões corretamente e que o professor deve ajuda-los para que
seus conceitos possam evoluir.
Aula 11 – Continuação da discussão das Questões Problemas.
Apresentação do Sensor de Presença Invertido (roteiro experimental,
apêndice C) para auxiliar a comprovação experimental da variação da
resistência elétrica. Fazer a demonstração virtual da ocorrência do
3
efeito da fotocondutividade através do Applet: PHET- Physics
Educational Technology.
Aulas 12 e 13 – Mostrar o circuito do Relé Fotoelétrico Didático do
ponto de vista técnico por meio da utilização do software MultiSIM
BLUE.
Aula 14 – Apresentar o Questionário (ver apêndice E) para avaliar o
trabalho e reforçar a aprendizagem.
Foram necessárias quatorze (14) aulas para desenvolver o projeto de
ensino.
O desenvolvimento desse trabalho não compromete o planejamento
anual do ensino de Física, pois não precisa fazer uma ruptura do que se
costuma ensinar para propor o seu ensino, pois os temas tidos como
tradicionais são utilizados como pré-requisitos.
A seguir são apresentados os roteiros de aulas referentes as oito (08)
aulas iniciais.
4
Aula 1 Objetivo Geral
Compreender o que é carga elétrica.
Objetivos específicos Compreender o conceito de átomo ao longo da história desde Demócrito
e Leucipo até Bohr; Conceituar carga elétrica elementar; Conceituar carga elétrica de um corpo.
Conteúdo
Carga elétrica
Metodologia Aula expositiva dialogada.
Avaliação
Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto.
Aula 2 Objetivo Geral
Entender os processos de eletrização
Objetivos específicos Definir isolantes; Definir semicondutores; Definir condutores. Conhecer os processos de eletrização de um corpo; Enunciar o princípio de conservação da carga elétrica.
Conteúdo
Condutores e isolantes. Processos de eletrização de um corpo.
Metodologia Aula expositiva dialogada.
Avaliação Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema.
5
Aula 3 Objetivo Geral
Compreender a Lei de Coulomb. Objetivos específicos Discutir as variáveis que interferem na intensidade da força elétrica; Analisar vetorialmente a força elétrica entre duas cargas puntiformes.
Conteúdo
Força elétrica.
Metodologia Aula expositiva dialogada.
Avaliação
Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto.
Aula 4 Objetivo Geral
Compreender como uma carga elétrica influencia a região do espaço em sua volta. Objetivos específicos Conceituar campo elétrico; Representar as linhas de força do vetor campo elétrico gerado por
cargas pontuais; Conceituar campo elétrico uniforme; Representar as linhas de força do vetor campo elétrico uniforme.
Conteúdo Campo elétrico.
Metodologia
Aula expositiva dialogada.
Avaliação Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto.
6
Aula 5 Objetivo Geral
Compreender corrente elétrica.
Objetivos específicos Conceituar corrente elétrica; Conceituar diferença de potencial (ddp); Calcular a intensidade de corrente elétrica em um fio condutor; Diferenciar o sentido real do sentido convencional da corrente elétrica; Conhecer os efeitos da corrente elétrica.
Conteúdo
Corrente elétrica.
Metodologia Aula expositiva dialogada e experimental.
Avaliação
Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto.
Aula 6 Objetivo Geral Estudo dos resistores. Objetivos específicos Conceituar resistor e resistência elétrica.
Conteúdo Resistência elétrica.
Metodologia
Aula expositiva dialogada e experimental.
Avaliação Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto.
7
Aula 7 Objetivo Geral
Compreender os fatores que influenciam na resistividade elétrica. Objetivos específicos Conceituar resistividade elétrica; Relacionar resistência e resistividade elétrica; Conceituar condutividade elétrica; Relacionar resistividade e condutividade elétrica.
Conteúdo Resistividade e condutividade elétrica.
Metodologia Aula expositiva dialogada e experimental.
Avaliação
Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto e resolução de questões e problemas.
Aula 8 Objetivo Geral
Montagem experimental do Relé Fotoelétrico Didático. Objetivos específicos Realizar a montagem experimental do Relé Fotoelétrico Didático; Discutir a fotocondutividade por meio do Relé Fotoelétrico Didático.
Conteúdo
Fotocondutividade.
Metodologia Aula experimental.
Avaliação
Participação efetiva dos alunos durante a discussão do tema proposto e resolução de questões e problemas (maiores detalhes no plano de Ensino Apêndice A e Roteiro Experimental Apêndice B).
Para a ministração dessas aulas se faz necessário consultar os
apêndices A e B.
8
CENTRO DE EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS DE ARAGARÇAS
PROFESSOR: JOÃO GOMES DA SILVA
DISCIPLINA: FÍSICA
TURNO NOTURNO
4º SEMESTRE DO ENSINO MÉDIO. TURMA (A)
Apêndice A: Plano de Ensino
Docente: João Gomes da Silva
Junho – 2015
9
Tema: Fotocondutividade
FOTOCONDUTIVIDADE E A INTERAÇÃO DA LUZ COM OS
SEMICONDUTORES
A fotocondutividade é a variação da condutividade elétrica em alguns
materiais quando expostos a algum tipo de radiação eletromagnética como a
luz (BRITÂNICA, 2006).
Radiação eletromagnética é um tipo de energia que interage com a
matéria em uma grande variedade de maneiras. Um entendimento de certas
interações requer que a radiação seja considerada como sendo pequenos
pacotes de energia (fóton) se movendo no espaço na forma de onda.
Quando a luz é absorvida por um material (semicondutor) o número de
elétrons livres aumenta, e consequentemente a condutividade do material.
Isso ocorre somente se a energia da radiação luminosa for suficiente para
elevar os elétrons da banda de valência, região onde os elétrons estão
fortemente presos ao núcleo atômico, para a banda de condução região
onde os elétrons se comportam como elétrons de condução
(SHACKELFORD, 2008, P. 384).
O valor de cada pacote de energia (fóton) que chega ao semicondutor
obedece a relação E = h.f, onde:
E é a energia transmitida por um fóton;
h é a constante de Planck (h = 6,63.10-34 J.s);
f é a frequência da radiação luminosa.
Supondo que n fótons atinjam o semicondutor, então a energia total
transmitida será: E = nhf.
Como cada faixa do espectro luminoso tem uma frequência e um
comprimento de onda característico, equivale dizer que quanto menor o
comprimento de onda, maior será sua frequência e como consequência,
maior a energia do fóton que será transmitida ao elétron.
Com a incidência de luz em materiais semicondutores, a resistência
desses materiais diminui drasticamente, passando da ordem de mega-ohms
para algumas dezenas de ohms. Isso ocorre porque a luz interage com a
matéria na forma de pacotes de energia luminosa (fótons) que são capazes
10
de retirar os elétrons da banda de valência e promove-los à banda de
condução, com isso os elétrons apresentam uma maior mobilidade,
contribuindo para o aumento de sua condutividade elétrica.
Com a ausência da luz a resistência retorna aos valores iniciais (mega-
ohms). Agora os elétrons que estavam livres na banda de condução
retornam à banda de valência ficando novamente presos pelas forças
subatômicas que os prendem aos núcleos dos átomos, contribuindo para a
diminuição de sua condutividade elétrica. Essa é uma particularidade dos
semicondutores, dentre eles podemos citar o sulfeto de cádmio, que é
utilizado para a fabricação do LDR (do inglês – Light Dependet Resistor), o
que lhe permite ser muito útil para a construção dos relés fotoelétricos que
são aparelhos utilizados para acender e apagar as luzes públicas, de acordo
com a luminosidade recebida.
OBJETIVOS GERAIS:
Compreender a ocorrência do fenômeno da fotocondutividade e sua
aplicação na construção do Relé Fotoelétrico Industrial e Relé
Fotoelétrico Didático.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Montar experimentalmente o Relé Fotoelétrico Didático;
Descrever o funcionamento do Relé Fotoelétrico Didático;
Conhecer os elementos do circuito elétrico e suas respectivas
funções, principalmente o LDR;
Descrever os conceitos físicos relacionados ao átomo e sua estrutura,
corrente elétrica, resistência elétrica, diferença de potencial elétrico,
condutividade, onda eletromagnética (luz), fóton e fotocondutividade;
Montar experimentalmente o Sensor de Presença Invertido;
Definir fotocondutividade.
11
CONTEÚDO
Corrente elétrica;
Diferença de potencial elétrico (tensão elétrica).
Resistência elétrica;
Resistividade e condutividade elétrica;
Fotocondutividade;
Fóton;
DESENVOLVIMENTO DO TEMA:
AULA 1 – 50 min
Introduziremos a aula por meio da seguinte situação problema: como
são ligadas (acesas) as lâmpadas dos postes de iluminação pública?
Em sequência, avaliaremos as respostas (possíveis maneiras de
acender as luzes dos postes de iluminação pública) apresentadas pelos
alunos.
Em ato contínuo apresentamos o Relé Fotoelétrico Industrial como
opção para o acionamento da luz dos postes de iluminação pública.
Discutiremos brevemente o funcionamento do Relé Fotoelétrico
Industrial, por meio de alguns questionamentos.
Para finalizar faremos leituras de textos complementares
(ILUMINAÇÃO PÚBLICA; PROFISSÕES EXTINTAS; GERAÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA), com o objetivo de contribuir para a discussão sobre o
impacto da ciência e tecnologia em nossa sociedade.
AULA 2 – 50 min
Apresentaremos um roteiro experimental detalhado para a montagem
do Relé Fotoelétrico Didático, que se encontra no apêndice C desta
dissertação. Essa montagem experimental será realizada pelos próprios
alunos (em grupos).
12
AULA 3 – 50 min
Discussão das QUESTÕES PROBLEMAS (letras A a G) contidas no
roteiro experimental do Relé Fotoelétrico Didático com objetivo de
potencializar discussões dos conceitos físicos inerentes ao experimento.
Demonstração experimental (indireta) da variação da condutividade
elétrica do LDR com o auxílio do Sensor de Presença Invertido.
AULA 4 – 50 min
Continuação da discussão das questões problemas (letra G).
Definição de fotocondutividade.
Demonstração virtual da ocorrência do efeito da fotocondutividade
através do Applet: PHET- Physics Educational Technology. O acesso pode
ser feito através do Link:
<https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/conductivity>. A simulação
encontra-se ilustrada na figura 1.
FIGURA A1. Simulador virtual da condutividade
Fonte: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/conductivity.
AULAS 5 – 100 min
Revisão das QUESTÕES PROBLEMAS por meio da utilização do
software MultiSIM BLUE com o objetivo de reforçar os conceitos físicos
estudados.
13
FIGURA A2. Circuito elétrico simples construído com o auxílio do software MultiSIM
Fonte: Próprio autor.
AULA 6 – 50 min
Utilização do QUESTIONÁRIO para reforçar os conceitos físicos
estudados. Objetivando uma melhor compreensão do tema iremos fazer
uma leitura complementar intitulada: LDR. O acesso pode ser feito através
do Link: <https://pt.wikipedia.org/wiki/LDR>.
RECURSOS DIDÁTICOS:
Quadro, giz, apagador, data show, multímetro, simulador virtual
MultiSIM BLUE e roteiros experimentais (Relé Fotoelétrico Industrial, Relé
Fotoelétrico Didático e Sensor de Presença Invertido).
AVALIAÇÃO:
Análise das respostas apresentadas pelos alunos por escrito das
perguntas contidas em um breve questionário aplicado.
14
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 2ª edição. Ed. Érika, 2013. Nº pag. 204.
BRITÂNICA, 2006. http://global.britannica.com/science/photoconductivitY. Acesso em: 10/07/2014.
CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. Física Moderna Experimental. 2ª edição. Ed. Manoele, 2007. Nº pag. 132.
EISBERG, R.; RESNICK, R. Física Quântica. 23ªedição. Ed. Campus, 2005. N° pag. 928.
GASPAR, A. Experiências de Ciências para o Ensino Fundamental. 1ª edição. Ed. Ática, 2005. Nº pag. 328.
GERAÇÃO de Energia Elétrica. 2013. http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=maior-hidreletrica-do-mundo-africa#.VwkFQfkrLIU. Acesso em 29/01/ 2016.
GUIMARÃES, Osvaldo; PIQUEIRA, José Roberto; CARRON, Wilson. Física. 1ª edição. Ed. Ática, 2014. Nº pag. 295.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11ª edição. Ed. Bookman, 2011. Nº pag. 743.
ILUMINAÇÃO Pública. São Paulo, 2014. <http://mundoestranho.abril.com.br/materia/como-sao-ligadas-as-luzes-publicas>. Acesso em 29/01/ 2016.
LDR.<https://pt.wikipedia.org/wiki/LDR>. Acesso em 26/10/ 2015.
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de Física1ª edição. Ed. Scipione, 2012. Nº pag.448.
MULTISIM BLUE. Ausntin, 2014. www.ni.com/multisim/try/pt/. Acesso em: 25/10/2015.
PROFISSÕES Extintas. 2016 http://www.revistadehistoria.com.br/secao/havia-vagas/acendedor-de-lampioes-e-cocheiro. Acesso em: 03/03/2016.
UFABC. São Paulo, 2012. Disponível em: http://pibid.ufabc.edu.br/II_simposio/resumos/14.pdf. Acesso em 18/07/ 2014.
15
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA
Apêndice B: Roteiro experimental do Relé Fotoelétrico Didático
Mestrando: João Gomes da Silva
Professor Dr. Arian Paulo de Almeida Moraes
Junho - 2015
16
1 - INTRODUÇÃO
A montagem do relé Fotoelétrico Didático será uma ferramenta para
provocar discussões com alunos do 4° Semestre do Ensino Médio,
relacionados a fotocondutividade e suas aplicações, por meio da formulação
de situações problemas pelo professor, com a finalidade de potencializar o
surgimento de conjecturas, culminando com o teste de hipóteses e formação
de conceitos.
2 - OBJETIVOS
Demonstrar experimentalmente o efeito da fotocondutividade.
3 - DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
A fotocondutividade é a variação da condutividade elétrica em alguns
materiais quando expostos a algum tipo de radiação eletromagnética como a
luz (BRITÂNICA, 2006).
Radiação eletromagnética é um tipo de energia que interage com a
matéria em uma grande variedade de maneiras. Um entendimento de certas
interações requer que a radiação seja considerada como sendo pequenos
pacotes de energia (fóton) se movendo no espaço na forma de onda.
Quando a luz é absorvida por um material (semicondutor) o número de
elétrons livres aumenta, e consequentemente a condutividade do material.
Isso ocorre somente se a energia da radiação luminosa for suficiente para
elevar os elétrons da banda de valência, região onde os elétrons estão
fortemente presos ao núcleo atômico, para a banda de condução região
onde os elétrons se comportam como elétrons de condução
(SHACKELFORD, 2008, P. 384).
O valor de cada pacote de energia (fóton) que chega ao semicondutor
obedece a relação E=h.f, onde:
E é a energia transmitida por um fóton;
h é a constante de Planck (h = 6,63.10-34 J.s);
f é a frequência da radiação luminosa.
17
Supondo que n fótons atinjam o semicondutor, então a energia total
transmitida será: E = nhf.
Como cada faixa do espectro luminoso tem uma frequência e um
comprimento de onda característico, equivale dizer que quanto menor o
comprimento de onda, maior será sua frequência e como consequência,
maior a energia do fóton que será transmitida ao elétron.
Com a incidência de luz em materiais semicondutores, a resistência
desses materiais diminui drasticamente, passando da ordem de mega-ohms
para algumas dezenas de ohms. Isso ocorre porque a luz interage com a
matéria na forma de pacotes de energia luminosa (fótons) que são capazes
de retirar os elétrons da banda de valência e promove-los à banda de
condução, com isso os elétrons apresentam uma maior mobilidade,
contribuindo para o aumento de sua condutividade elétrica.
Com a ausência da luz a resistência retorna aos valores iniciais
(mega-ohms). Agora os elétrons que estavam livres na banda de condução
retornam à banda de valência ficando novamente presos pelas forças
subatômicas que os prendem aos núcleos dos átomos, contribuindo para a
diminuição de sua condutividade elétrica. Essa é uma particularidade dos
semicondutores, dentre eles podemos citar o sulfeto de cádmio, que é
utilizado para a fabricação do LDR (do inglês – Light Dependet Resistor), o
que lhe permite ser muito útil para a construção dos relés fotoelétricos que
são aparelhos utilizados para acender e apagar as luzes públicas, de acordo
com a luminosidade recebida.
18
4 - MATERIAIS UTILIZADOS
TABELA 1. Materiais Utilizados
ITEM IMAGEM
PROTOBOARD
LDR (do inglês – Light
Dependent Resistor)
TRIMPOT
Transístor BC548B
LED (do inglês – Light Emitting
Diode)
Bateria de 9 Volts
Informações adicionais sobre os componentes eletrônicos encontra-se
no anexo A.
19
5 - DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Coloque a protoboard sobre uma mesa.
FIGURA B1. Protoboard
Fonte: Próprio autor
Para uma melhor compreensão sobre os procedimentos para a
conexão dos demais componentes (trimpot, LDR, transístor BC548B e
bateria de 9 volts) utilizaremos pares ordenados do tipo: (LETRA,
NÚMERO), como por exemplo (A,1) para identificar o local correto onde os
componentes devem ser inseridos.
Conecte os terminais laterais do TRIMPOT nos pontos (D,5) e (B,5)
da protoboard.
FIGURA B2. Protoboard e Trimpot
Fonte: Próprio autor
Conecte os terminais do LDR nos pontos (D,4) e (E,3) na protoboard.
20
FIGURA B3. Protoboard, Trimpot e LDR
Fonte: Próprio autor
Conecte o transístor BC548B da seguinte maneira, no ponto (E,2) da
protoboard o terminal do coletor, no ponto (D,3) e o terminal da base e no
ponto (C,3) o terminal do emissor.
FIGURA B4. Protoboard, LDR e Transístor BC548B
Fonte: Próprio autor
Conecte o catodo do LED (que é seu terminal menor) no pontos (C,2)
da protoboard e no ponto (B,2) o anodo (que é seu terminal maior).
21
FIGURA B5. Protoboard, Trimpot, LDR, Transístor BC548B e LED
Fonte: Próprio autor
No ponto (E,1) ligue o polo negativo da bateria de 9 Volts e no ponto
(B,1) o polo positivo.
FIGURA B6. Relé Fotoelétrico Didático
Fonte: Próprio autor
Representação esquemática do circuito do Relé Fotoelétrico Didático.
22
FIGURA B7. Circuito do Relé Fotoelétrico Didático com o LED aceso
Fonte: Próprio autor
FIGURA B8. Circuito do Relé Fotoelétrico Didático com o LED apagado
Fonte: Próprio autor
23
6 - QUESTÕES PROBLEMAS
a) O que acontece com o LED com a incidência de luz sobre o LDR?
b) Existe corrente elétrica fluindo no circuito quando o LED está apagado?
c) Qual é o caminho tomado pela corrente elétrica quando o LED não está
aceso?
d) O que ocorre com o LED com ausência de luz sobre o LDR?
e) Existe corrente fluindo no circuito quando o LED acende?
f) Qual é o caminho tomado pela corrente elétrica quando o LED está
aceso?
g) Qual é a explicação física para que a incidência de luz no LDR faça com
que o LED apague e a não incidência faça com que ele (LED) acenda?
h) Como funciona a chave na base do transístor para o LED acender?
24
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 2ª edição.
Ed. Érika, 2013. Nº pag. 204.
CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. Física Moderna Experimental.
2ª edição. Ed. Manoele, 2007. Nº pag. 132.
EISBERG, R.; RESNICK, R. Física Quântica. 23ªedição. Ed. Campus,
2005. N° pag. 928.
GASPAR, A. Experiências de Ciências para o Ensino Fundamental. 1ª
edição. Ed. Ática, 2005. Nº pag. 328.
GUIMARÃES, O.; PIQUEIRA, J. R.; CARRON, W. Física. 1ª edição. Ed.
Ática, 2014. Nº pag. 295.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11ª edição. Ed. Bookman, 2011. Nº pag.
743.
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de Física. 1ª edição. Ed. Scipione,
2012. Nº pag.448.
SHACKELFORD, J. F. CIÊNCIA DOS MATERIAIS. 6ª edição. Ed. ABDR,
2008. Nº pag. 556.
25
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA
Apêndice C: Roteiro experimental do Sensor de Presença Invertido
Mestrando: João Gomes da Silva
Professor Dr. Arian Paulo de Almeida Moraes
Junho - 2015
26
1 - OBJETIVOS
Analisar o comportamento da intensidade da resistência elétrica em
função da incidência da luz sobre do LDR.
2 - MATERIAIS UTILIZADOS
TABELA 1. Materiais Utilizados
ITEM IMAGEM
PROTOBOARD
LDR (do inglês – Light Dependent
Resistor)
LED (do inglês – Light Emitting
Diode)
Bateria (Duas pilhas AA de 1,5 volts
cada)
27
3 - DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Conecte o LED na protoboard;
Conecte um dos terminais do LDR ao terminal negativo do LED;
Conecte o polo negativo das bateria de 3 volts ao terminal livre do
LDR;
Conecte o polo positivo da bateria de 9 volts diretamente ao polo
positivo do LED.
Figura C1. Sensor de Presença Invertido
Fonte: Próprio autor
28
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 2ª edição.
Ed. Érika, 2013. Nº pag. 204.
CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. Física Moderna Experimental.
2ª edição. Ed. Manoele, 2007. Nº pag. 132.
GASPAR, A. Experiências de Ciências para o Ensino Fundamental. 1ª
edição. Ed. Ática, 2005. Nº pag. 328.
GUIMARÃES, O.; PIQUEIRA, J. R.; CARRON, W. Física. 1ª edição. Ed.
Ática, 2014. Nº pag. 295.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11ª edição. Ed. Bookman, 2011. Nº pag.
743.
29
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA
Apêndice D: Roteiro experimental do Relé Fotoelétrico Industrial
Mestrando: João Gomes da Silva
Professor Dr. Arian Paulo de Almeida Moraes
Junho - 2015
30
1 - OBJETIVOS
O Relé Fotoelétrico Industrial será uma ferramenta para provocar
discussões com alunos do 3° Ano do Ensino Médio, por meio da formulação
de situações problemas pelo professor, com a finalidade de potencializar o
surgimento de conjecturas, culminando com o teste de hipóteses e formação
de conceitos.
2 - DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
A fotocondutividade é a variação da condutividade elétrica em alguns
materiais quando expostos a algum tipo de radiação eletromagnética como a
luz (BRITÂNICA, 2006).
Radiação eletromagnética é um tipo de energia que interage com a
matéria em uma grande variedade de maneiras. Um entendimento de certas
interações requer que a radiação seja considerada como sendo pequenos
pacotes de energia (fóton) se movendo no espaço na forma de onda.
Quando a luz é absorvida por um material (semicondutor) o número de
elétrons livres aumenta, e consequentemente a condutividade do material.
Isso ocorre somente se a energia da radiação luminosa for suficiente para
elevar os elétrons da banda de valência, região onde os elétrons estão
fortemente presos ao núcleo atômico, para a banda de condução região
onde os elétrons se comportam como elétrons de condução
(SHACKELFORD, 2008, P. 384).
O valor de cada pacote de energia (fóton) que chega ao semicondutor
obedece a relação E=h.f, onde:
E é a energia transmitida por um fóton;
h é a constante de Planck (h = 6,63.10-34 J.s);
f é a frequência da radiação luminosa.
Supondo que n fótons atinjam o semicondutor, então a energia total
transmitida será: E = nhf.
Como cada faixa do espectro luminoso tem uma frequência e um
comprimento de onda característico, equivale dizer que quanto menor o
31
comprimento de onda, maior será sua frequência e como consequência,
maior a energia do fóton que será transmitida ao elétron.
Com a incidência de luz em materiais semicondutores, a resistência
desses materiais diminui drasticamente, passando da ordem de mega-ohms
para algumas dezenas de ohms. Isso ocorre porque a luz interage com a
matéria na forma de pacotes de energia luminosa (fótons) que são capazes
de retirar os elétrons da banda de valência e promove-los à banda de
condução, com isso os elétrons apresentam uma maior mobilidade,
contribuindo para o aumento de sua condutividade elétrica.
Com a ausência da luz a resistência retorna aos valores iniciais
(mega-ohms). Agora os elétrons que estavam livres na banda de condução
retornam à banda de valência ficando novamente presos pelas forças
subatômicas que os prendem aos núcleos dos átomos, contribuindo para a
diminuição de sua condutividade elétrica. Essa é uma particularidade dos
semicondutores, dentre eles podemos citar o sulfeto de cádmio, que é
utilizado para a fabricação do LDR (do inglês – Light Dependet Resistor), o
que lhe permite ser muito útil para a construção dos relés fotoelétricos que
são aparelhos utilizados para acender e apagar as luzes públicas, de acordo
com a luminosidade recebida.
3 - DESCRIÇÃO DO RELÉ FOTOELÉTRICO INDUSTRIAL
O relé fotoelétrico magnético é muito útil para a iluminação pública,
pois atua como uma chave liga-desliga das lâmpadas dos postes de
iluminação pública quando a luminosidade cai, seja por causa de
nebulosidade e/ou dias chuvosos e quando anoitece.
32
4 - PARTE PRÁTICA
TABELA 1. Materiais Utilizados
ÍTEM DESCRIÇÃO IMAGEM
Relé
Fotoelétrico
Industrial
Relé
Fotoelétrico
magnético
instantâneo
NF Exatron
Extensão e
tomada
Fonte
Lâmpada
com
potência
200w
Receptor.
Tábua Suporte.
5 - DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Conecte o fio preto do relé a qualquer um dos fios do pino macho.
Conecte o fio vermelho que sai do relé ao soquete da lâmpada.
Conecte o fio branco que sai do terminal central do relé ao
terminal livre do pino macho e ao soquete da lâmpada.
Fixe o relé fotoelétrico e o soquete da lâmpada à tábua suporte.
33
FIGURA D1. Esquema de montagem do Relé Fotoelétrico Industrial
Fonte: Adaptado de
http://www.connectcable.net/site/upload/product/pdf/1193.pdf.
FIGURA D2. Relé Fotoelétrico Industrial montado sobre uma tábua
Fonte: Próprio autor
34
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALBUQUERQUE, R. O.; SEABRA, A. C. Utilizando Eletrônica. 2ª edição.
Ed. Érika, 2013. Nº pag. 204.
CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. Física Moderna Experimental.
2ª edição. Ed. Manoele, 2007. Nº pag. 132.
EISBERG, R.; RESNICK, R. Física Quântica. 23ªedição. Ed. Campus,
2005. N° pag. 928.
GASPAR, A. Experiências de Ciências para o Ensino Fundamental. 1ª
edição. Ed. Ática, 2005. Nº pag. 328.
GUIMARÃES, O.; PIQUEIRA, J. R.; CARRON, W. Física. 1ª edição. Ed.
Ática, 2014. Nº pag. 295.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11ª edição. Ed. Bookman, 2011. Nº pag.
743.
MANUAL de instalação relé.pdf exatron.
<http://www.connectcable.net/site/upload/product/pdf/1193.pdf>.
MÁXIMO, A.; ALVARENGA, B. Curso de Física. 1ª edição. Ed. Scipione,
2012. Nº pag.448.
SHACKELFORD, J. F. CIÊNCIA DOS MATERIAIS. 6ª edição. Ed. ABDR,
2008. Nº pag. 556.
35
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA
Apêndice E: Questionário
Mestrando: João Gomes da Silva
Professor Dr. Arian Paulo de Almeida Moraes
Junho - 2015
36
QUESTIONÁRIO
a) Qual é a definição de corrente elétrica?
b) Qual é a relação entre condutividade e resistência elétrica?
c) O que acontece com o valor da intensidade da condutividade do LDR na ausência de luz?
d) O que acontece com o valor da intensidade da
condutividade do LDR com a incidência de luz?
e) Por que o LED acende com a não incidência de luz sobre o LDR?
f) Cite uma maneira que se pode alterar a condutividade do LDR?
g) Defina fotocondutividade.
h) O que é fóton?
i) Defina banda de valência.
j) Defina banda de condução.
37
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DO ARAGUAIA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
MESTRADO NACIONAL PROFISSIONAL EM ENSINO DE FÍSICA
Anexo A: Componentes Eletrônicos
Mestrando: João Gomes da Silva
Professor Dr. Arian Paulo de Almeida Moraes
Junho - 2015
38
Para realizar os experimentos propostos foram necessários a
aquisição de diversos componentes eletrônicos, que serão descritos aqui
nesse anexo.
DESCRIÇÃO DOS COMPONENTES
Protoboard – Uma placa de ensaio ou matriz de contato,
(ou protoboard, ou breadboard em inglês) é uma placa com furos (ou
orifícios) e conexões condutoras para montagem de circuitos elétricos
experimentais. A grande vantagem da placa de ensaio na montagem
de circuitos eletrônicos é a facilidade de inserção de componentes, uma vez
que não necessita soldagem. A placa de ensaio é bastante usada em
escolas de ensino técnico, para os alunos terem seus primeiros contatos
com a eletrônica visto que não precisa de soldagem de componentes.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wik<i/Placa_de_Ensaio
FIGURA A1. Protoboard
Fonte: Próprio autor
Trimpot – É um resistor de resistência ajustável. Sua resistência pode
ser regulada apertando ou afrouxando o parafuso que fica visível em sua
parte superior.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Trimpot
FIGURA A2 – Trimpot
Fonte: Próprio autor
39
LDR (do inglês Light Dependent Resistor), em português Resistor
Dependente de Luz é um componente eletrônico passivo do tipo resistor
variável, mais especificamente, é um resistor cuja resistência varia conforme
a intensidade da luz que incide sobre ele. Tipicamente, à medida que a
intensidade da luz aumenta, a sua resistência diminui. O LDR é construído a
partir de material semicondutor com elevada resistência elétrica. Quando a
luz que incide sobre o semicondutor tem uma frequência suficiente, os fótons
que incidem sobre o semicondutor libertam elétrons para a banda condutora
que irão melhorar a sua condutividade e assim diminuir a resistência.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/LDR
FIGURA A3 - LDR
Fonte: Próprio autor
O diodo emissor de luz, também conhecido pela sigla
em inglês LED (Light Emitting Diode), é usado para a emissão de luz em
locais e instrumentos onde se torna mais conveniente a sua utilização no
lugar de uma lâmpada. Especialmente utilizado em produtos de
microeletrônica como sinalizador de avisos, também pode ser encontrado
em tamanho maior, como em alguns modelos de semáforos. Também é
muito utilizado em painéis de LED, cortinas de LED e pistas de LED.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_emissor_de_luz#cite_note-4
FIGURA A4 - LED
Fonte: Próprio autor
40
Transístor – É um componente eletrônico que começou a
popularizar-se na década de 1950, tendo sido o principal responsável pela
revolução da eletrônica na década de 1960. São utilizados principalmente
como amplificadores e interruptores de sinais elétricos, além de retificadores
elétricos em um circuito, podendo ter variadas funções. Muito simples de ser
usado, um transistor é basicamente composto por três filamentos: Base,
Emissor e Coletor. O emissor é o polo positivo, o coletor, o polo negativo,
enquanto a base é quem controla o estado do transistor, pode estar ligado
ou desligado. Um transistor ao ser desligado acaba não tendo carga na
base, provocando consequentemente a não existência de corrente elétrica
entre o emissor e o receptor. Assim cada transistor funciona como uma
espécie de interruptor, na qual, pode estar ligado ou simplesmente
desligado.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Trans%C3%ADstor
http://www.infoescola.com/eletronica/transistor/
Quando ligamos um transístor bipolar (fechamos a chave), em verdade estamos injetando uma corrente I em sua base. Quando retiramos o sinal de tensão da base do transístor ocorre o seu desligamento (ALBUQUERQUE, SEABRA, 2013, P. 189).
FIGURA A5 - Transístor BC548B
Fonte: Próprio autor
Fonte de tensão – Todo dispositivo eletroeletrônico necessita de
energia elétrica para seu funcionamento. A fonte de tensão é o lugar onde
tais dispositivos buscam essa energia que proporciona seu funcionamento.
Dentre os diversos tipos de fontes de tensão podemos destacar dois grupos:
as que fornecem tensão alternada e as que fornecem tensão contínua. As
fontes de tensão alternadas são normalmente aquelas que geram tensão por
meio de indutores, como um transformador de fio enrolado ou mesmo uma
usina hidrelétrica. As fontes de tensão contínua podem ser as que utilizam
processos químicos, como as baterias de carro e pilhas, ou proveniente da
41
retificação da tensão alternada, ou seja, conversão da tensão alternada em
contínua por meio de componentes eletrônicos, os diodos. No mundo
moderno as fontes de tensão estão presentes por toda a parte. A mais
comum podemos dizer que é a rede elétrica de nossa casa, ou apartamento,
com a qual interagimos todos os dias assim que ligamos algum dispositivo
eletrônico como a TV ou o micro-ondas. Muitas pesquisas são desenvolvidas
a fim de encontrar outros meios de produção de energia e armazenamento
desta, pois, o mundo, não funciona mais sem energia.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Fonte_de_tens%C3%A3o
FIGURA A6 – Bateria (9 Volts)
Fonte: Próprio autor
Relé fotoelétrico magnético
Nome comercial - Relé fotoelétrico magnético tipo eletrônico.
Descrição – Contatos acionados através de um relé, controlado por uma
célula fotoelétrica de silício. Usado para controle individual automático em
iluminação.
Aplicação – Acender as luzes à noite e apaga-las quando amanhecer,
mantendo acesas luminárias na ausência de luz incidente.
Fonte: http://www.usiluz.com.br/rele-fotoeletrico/rele_fotoeletrico_rlp-1027.pdf
FIGURA A7. Relé Fotoelétrico Magnético
Fonte: Próprio autor