Ana Luiza Pilz
Letícia Carolina Barbian
Luciano Daniel Camara
8ª A/ Ensino Fundamental
Professora: Núria Meurer
A relação que existe entre a eletricidade e o magnetismo vem da teoria desenvolvida por James Maxwell. Quando se associa a imãs, pode se resultar em uma força eletromagnética. O eletromagnetismo é na verdade a junção da eletricidade com o magnetismo, tendo como finalidade, atrair objetos magnéticos a partir da eletricidade.
Objetivamos com esse projeto, pesquisar um pouco mais sobre eletricidade e imãs, assim como entender o que a força eletromagnética tem a ver com quase todos os fenômenos físicos e a relação que existe entre a eletricidade e o magnetismo. Além disso, realizaremos um experimento em relação ao eletromagnetismo. Neste experimento, também queremos reaproveitar matérias para sua construção, transformando-os em matérias recicláveis. Realizaremos também, uma entrevista com um professor da área de física a fim de aprofundar nosso conhecimento.
Justificamos a escolha deste assunto, para entendermos a força que o campo eletromagnético exerce sobre cargas elétricas. ENERGIA POR ATRAÇÃO MAGNÉTICA
1 Referencial Teórico
1.1 Origem do Eletromagnetismo
De acordo com o livro de Física Ciência e Tecnologia, o estudo da Eletricidade teve como pontos de partida a construção, em 1800, da primeira pilha elétrica, pelo físico italiano Alessandro Volta e a descoberta realizada, em 1820, pelo físico dinamarquês Hans Christian Oersted de que toda corrente elétrica gera um campo magnético. A partir daí, ocorreu o desenvolvimento da eletricidade prática, destacando-se nesse processo o matemático e físico francês André-Marie Ampère e o físico químico inglês Michael Faraday. Muitos aparelhos elétricos fazem parte do nosso dia-a-dia. Liquidificadores, barbeadores e furadeiras têm como elemento básico o motor elétrico. Pilhas, baterias, dínamos e alternadores são geradores elétricos. Pense no que ocorre quando você liga qualquer aparelho elétrico em uma tomada: o gerador da usina elétrica, que está muito distante de sua casa, faz a energia elétrica chegar à sua casa por meio de linhas de transmissão.
Magnetismo foi se desenvolvendo com o estudo das propriedades dos imãs. Não se suspeitava então, que pudesse existir qualquer relação entre os fenômenos magnéticos e os fenômenos elétricos. Em outras palavras, o magnetismo e a eletricidade eram considerados os dois ramos da física totalmente independente e distintos um do outro.
Entretanto, no início do século XIX, um fato notável determinou uma mudança radical neste ponto de vista. Este fato, observado pelo professor dinamarquês Hans Christian Oersted, veio mostrar que há uma íntima relação entre eletricidade e o magnetismo, ao contrário do eu se pensava até então.
1.1.1 Eletricidade
A eletricidade é formada por cargas elétricas. Quando uma carga está em repouso produz forças sobre as outras em sua volta. Se ela se deslocar, pode produzir campos magnéticos.
Há dois tipos de cargas elétricas: positivas e negativas. As cargas de nome igual (mesmo sinal) se repelem e as de nomes distintos (sinais diferentes) se atraem.
Na eletricidade há tipos de partículas subatômicas que são o elétron que é a parte mais leve e o próton que transporta a unidade fundamental de carga.
1.1.2 Correntes elétricas
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O elemento básico da corrente elétrica é o portador da carga elétrica – elétrons nos sólidos e elétrons ou íons positivos ou negativos nos líquidos e gases. Esses portadores constituem uma parcela ínfima da estrutura do material condutor no qual se localizam e tem um movimento espontâneo, que, além de muito irregular, resulta em um movimento médio nulo.
1.2 Campo magnético
De acordo com o autor Bonjorno e Clinton, os fenômenos magnéticos são conhecidos desde a Antiguidade. Naquela época já se utilizavam certas pedras - que tinham a propriedade de atrair pedaços de ferro – na orientação de rota de grandes viagens.
O vocábulo magnetismo é devido a uma região chamada Magnésia, localizada na Turquia, local em que essas pedras foram encontradas. Quando suspensas por seus centros de massa, tais pedras orientavam-se sempre no sentido norte-sul. Eram constituídas de óxido de ferro e denominadas magnetita. Atualmente recebem o nome genérico de imã natural. Só mais tarde se descobriu a possibilidade de fabricar imãs artificiais.
Os imãs artificiais são, normalmente, barras de ferro ou aço às quais se transmite a propriedade magnética. Eles levam vantagem sobre os imãs naturais por terem maior poder alternativo e também porque podem receber a forma mais conveniente de uso.
Todo imã apresenta duas regiões distintas, denominadas pólos, que possuem comportamentos opostos: pólo norte e pólo sul.
1.2.1 Indução Eletromagnética
O fenômeno da indução eletromagnética, descoberto pelo inglês Michael Faraday em 1831, é um dos acontecimentos mais importantes em toda a história da ciência. Graças a ele podemos, por exemplo, gerar energia elétrica em usinas hidrelétricas, reproduzir os sinais gravados em fitas de áudio ou vídeo e em cartões magnéticos, reproduzir um disco convencional usando uma cápsula magnética, usar um microfone dinâmico e um forno de indução.
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As substâncias cujos imãs elementares se orientam facilmente quando submetidos à ação de um campo magnético são denominadas substâncias ferromagnéticas.
Exemplos: ferro, níquel, cobalto e algumas ligas metálicas.
1.3 Imãs
O ímã é um objeto que gera à sua volta um campo magnético. Ele é feito de material ferromagnético. É considerado um dipolo por apresentar o pólo sul e o pólo norte. Na Terra, o pólo sul de um imã é atraído pelo pólo norte. Esses dipolos não podem ser separados e se dividirmos ao meio, obterá dois imãs menores, com pólo sul e pólo norte.
1.3.1 Os pólos de um imã
Conforme o autor Carlos Magno A. Torres, suspendendo-se um imã pelo seu centro de gravidade, de modo que possa girar livremente, nota-se que ele se que ele se orienta próximo à direção norte-sul geográfica do local. O pólo norte (N) do imã é a região que se volta para o norte geográfico (NG) e o pólo sul (S), a região que se volta para o sul geográfico.
O fato de um imã se orientar permitiu aos chineses a invenção da bússola, um instrumento constituído de um imã leve em forma de losango, denominado agulha magnética, que gira em torno de um eixo fixo em uma caixa dotada de pontos cardeais.
1. 4 Junção de dois elementos
O principio básico de todos os fenômenos magnéticos é quando duas cargas elétricas estão em movimento, aparece entre elas uma força que é denominada força eletromagnética.
É pelo fenômeno de duas cargas estarem em movimento, que orienta a agulha magnética na direção norte-sul. Em conseqüência desta força magnética, há a atração e repulsão entre os pólos de imãs.
A força eletromagnética tem a ver com praticamente todos os fenômenos físicos com exceção da gravidade. Isso acontece porque, como são compostos por cargas elétricas, acontece às interações entre os átomos que são regidos pelo eletromagnetismo.
1.4.1 Hans Christian Oersted
Este homem foi um físico dinamarquês que em 1806 se tornou professor da universidade de Copenhague, onde desenvolveu várias pesquisas no campo da Física e da Química. Em um ensaio publicado em 1813, previu que deveria existir uma ligação entre a eletricidade e o magnetismo. Em 1820, durante uma aula, descobriu que uma agulha magnética é desviada quando colocada nas proximidades de um condutor que conduz uma corrente elétrica, assim confirmando experimentalmente sua previsão. Oersted, foi professor e conferencista conceituado, dedicando-se ainda a escrever alguns artigos sobre filosofia. Em 1824, fundou uma sociedade para divulgar os conhecimentos científicos entre o povo.
1.5 Exemplos de utilização do eletromagnetismo
O Aquecedor solar
Trata-se de uma placa metálica de cor negra que absorve radiação solar. Nesta placa ocorre a transformação da energia solar em energia térmica, isso ocorre, pois a radiação eletromagnética carrega energia consigo.
Forno de microondas
Este aparelho tão difundido nos lares dos brasileiros não passa de um gerador de campos elétricos oscilantes no tempo. Quando uma onda possui frequência entre 0,3GHZ e 300GHZ ela é denominada microonda, um forno de microondas produz radiação de 2,5GHZ e, portanto, radiação de microondas.
As microondas causam vibrações no dipolo das moléculas de água, aquecendo-a. Sendo assim todos os alimentos que possuem água são esquentados. O trunfo dos recipientes que pode ser levados ao microondas é exatamente este, ele não possui água em sua composição.
O aparelho celular
Os aparelhos celulares são captadores e geradores de campos eletromagnéticos. As ondas eletromagnéticas transportam através do espaço as informações de comunicação entre dois usuários, assim é possível que um usuário que esteja no Brasil se comunique com um japonês utilizando como ponte um satélite.
2 Delineamento da pesquisa
Iniciamos o nosso projeto, pesquisando em enciclopédias, livros e revistas na biblioteca Monteiro Lobato do Colégio Estadual Monte Alverne. Também pesquisamos em sites da internet na sala de informática da escola em aulas de Ciências. Fizemos uma viagem de estudos no mês de abril, ao Museu de Ciências e Tecnologia da PUCRS, onde interagimos com os equipamentos e aprendemos na prática o que encontramos em nos livros didáticos. Para complementar o nosso conhecimento construímos um experimento no Laboratório de Ciências do colégio em relação ao eletromagnetismo, que tem como finalidade se transformar em uma campainha reutilizando matérias que usamos no dia-a-dia e realizamos uma entrevista com profissional da área da física.
As perguntas realizadas são as seguintes:
1. Como podemos identificar um equipamento que funcione com o eletromagnetismo?
2. Equipamentos com eletromagnetismo facilitam a nossa vida? De que forma?
3. Quais são as desvantagens de se usar equipamentos com eletromagnetismo?
Experimento
Utilizamos os seguintes materiais para realizarmos o experimento:
- quinze pregos,
- tábua,
- quatro pilhas,
- quatro fios de cobre
- alto-falante,
- uma lâmpada de foque
- dois ferros.
3 Análise de Dados
Através da entrevista realizada com o profissional da área eletrônica, obtivemos as seguintes respostas:
1. Como podemos identificar um equipamento que funcione com o eletromagnetismo?
Equipamentos que possuem motor elétrico geralmente funcionam com eletromagnetismo, também geradores de luz, aparelhos que utilizem ondas curtas de radio, essas são ondas eletromagnéticas.
2. Equipamentos com eletromagnetismo facilitam a nossa vida? De que forma?
Sim. Tudo o que anda no ar, como sinal de antena, sinal de FM, AM, celular, rádio amador, antenas parabólicas, tudo isto é constituído também de pulsos eletromagnéticos, e, forma de ondas propagadas no ar livre. Incrivelmente fantástico se comunicar com uma pessoa do outro lado do planeta apenas com um rádio na mão em ondas curtas por exemplo. A hidrelétrica, principal geradora de eletricidade, funciona com conceito eletromagnético. Sem ela, não seríamos nada hoje.
3. Quais são as desvantagens de se usar equipamentos com eletromagnetismo?
A dependência dos equipamentos eletromagnéticos e o que eles proporcionam é a principal desvantagem, além disso, a exposição prolongada a campos eletromagnéticos podem causar depressão psíquica ou até mesmo favorecer o surgimento de câncer. Também as ondas eletromagnéticas podem desorientar o vôo de algumas aves.
Experimento:
Como materiais para a construção do experimento, reutilizamos quinze pregos, tábua, quatro pilhas, quatro fios de cobre, alto-falante, uma lâmpada de foque e dois ferros.
Para sua construção foi preciso pregar os quinze pregos na tábua, lado a lado com a distância de 2,5 cm. Depois colocamos as pilhas uma de frente para a outra. Ligamos os fios de cobre em uma chapinha de metal e na outra ponta colocamos uma lâmpada de foque ligada em um alto-falante. Envolvemos um prego que estava conectado nas pilhas em um fio de cobre, abaixo da chapa de metal.
Para fazê-lo funcionar, é preciso encostar a chapa de metal em um prego envolvido por fios de cobre, ligando assim a lâmpada de foque que está conectada no outro lado do fio de cobre.
Podemos utilizar este material para reaproveitá-los de diversas maneiras, como na campainha construída pelo grupo. Alguns objetos que iriam para o lixo, podem ser muito importantes para construções de equipamentos.
Cronograma:
O cronograma do projeto de pesquisa é o plano da distribuição das diversas etapas prevista para a sua execução no tempo.
O cronograma do projeto de pesquisa é o plano da distribuição das diversas etapas prevista para a sua execução no tempo.
Meses/Etapas Revisão Montagem de Aplicação dos Análise dos
Bibliográfica Instrumentos Instrumentos Resultados
Abril x
Maio x
Junho x x
Julho x x x
Agosto x x x
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao final deste trabalho de pesquisa, constatamos que o principio básico de todos os fenômenos magnéticos é quando duas cargas elétricas estão em movimento, aparece entre elas uma força que é denominada força eletromagnética.
A eletricidade é formada por cargas elétricas. Quando uma carga está em repouso produz forças sobre as outras em sua volta. Se ela se deslocar, pode produzir campos magnéticos. Há dois tipos de cargas elétricas: positivas e negativas.
O imã é feito de material ferromático e possui dois pólos: o pólo norte e o pólo sul. Em sua volta gera um campo magnético e se dividirmos esse imã ao meio, obteremos outros dois imãs menores.
É pelo fenômeno de duas cargas estarem em movimento, que orienta a agulha magnética na direção norte-sul. Em conseqüência desta força magnética, há a atração e repulsão entre os pólos de imãs.
A força eletromagnética tem a ver com praticamente todos os fenômenos físicos com exceção da gravidade. Isso acontece porque, como são compostos por cargas elétricas, acontece às interações entre os átomos que são regidos pelo eletromagnetismo.
Realizamos também um experimento em relação ao eletromagnetismo, que tem como finalidade se transformar em uma campainha reutilizando matérias que usamos no dia-a-dia, como pregos, tábua, pilhas, fios de cobre e um ferro. Para o experimento funcionar, foi preciso pregar pregos na tábua, assim como enrolar fio de cobre em torno de um dos pregos. Para terminar, é preciso flexionar a mão em cima do ferro, encostando assim, no prego e fazendo com que a carga elétrica ali passe, como uma luz feito de campainha.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GASPAR, Alberto. Física, Editora Ética, 1ª edição, São Pulo, 2008.
MARQUES E PORTO, Ciências, Química e Física, Editora Scipione, 6ª edição, São Paulo, 1993.
GUALTER E ANDRÉ. Física, Editora Saraiva 3ª edição, 1998.
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