OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Produções Didático-Pedagógicas

Versão Online ISBN 978-85-8015-079-7Cadernos PDE

II

Ficha para identificação da Produção Didático-pedagógica – Turma 2014

1.Título: CIRCUITO ELÉTRICO RESIDENCIAL

Autor: Edinei Baccin

Disciplina/Área: Física

Escola de Implementação do Projeto e sua localização:

Colégio Estadual Horacio Ribeiro dos Reis

Município da escola: Cascavel

Núcleo Regional de Educação: Cascavel

Professor Orientador: Prof. Dr. Valdirlei Fernandes Freitas

Instituição de Ensino Superior: UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO -

OESTE UNICENTRO

Relação Interdisciplinar:(indicar, caso haja, as diferentes disciplinas compreendidas no trabalho)

Resumo:

(descrever a justificativa, objetivos e metodologia utilizada. A informação deverá conter no máximo 1300 caracteres, ou 200 palavras, fonte Arial ou Times New Roman, tamanho 12 e espaçamento simples)

A ideia de trabalhar circuito elétrico em física com

os alunos da terceira série do ensino médio

possibilita ao professor que se disponha a aplicar

as atividades de conhecimento com seus alunos,

em situação real na sala de aula, remetendo ao

cotidiano vivido por eles no seu dia a dia, pois

devemos valorizar o conhecimento que eles trazem

de casa. Neste trabalho pretendo desenvolver, a

implementação de um projeto de circuito elétrico

residencial, utilizando materiais para teste de

circuito elétrico como maquete e dispositivos

elétrico.

Palavras-chave(3 a 5 palavras) Circuito Elétrico, corrente elétrico.

Formato do Material Didático: Maquete

Público: (indicar o grupo para o qual o material didático foi desenvolvido: professores, alunos, comunidade...)

ALUNOS DO 3° ANOS DO ENSINO MÉDIO

2. APRESENTAÇÃO

O trabalho no formato de Unidade Didática foi realizado pelo professor do PDE de

2014 Edinei Baccin na disciplina de Física, tendo como objetivo a utilização de uma do

Circuito Elétrico, mais expecificamente residencial, com intuito de aprefeiçoar os conceitos

dos alunos do 3º ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Horacio Ribeiro dos Reis da

cidade de Cascavel.

A expectativa é que os alunos posam aprender e se necessario for, ultilizar a forma de

conecção para um circuito elétrico residêncial. Esta unidade didática propõe que o

encaminhamento seja realizado por meio de um experimento (o modelo de maquete como

mostra a foto no anexo 2) aproveitando seus conhecimentos já adquiridos de outros sistemas,

caso já, para aprimorar sua percepção.

Todos os tópicos produzidos nesta unidade estão voltadas em especial para que os

alunos do 3º ano, sendo eles beneficiados por aula diferenciada, dinâmica de uma forma

mesclada, seguindo uma sequência lógica para atender ao estudo da conecção de um circuito

elétrico residencial.

3. INTRODUÇÃO

O objetivo deste trabalho e apresentar os meios que será aplicado o projeto de Circuito

Elétrico Residencial. Onde não constituem novidades dos que já conhecemos, mais com

certeza, tais montagem servirá de base para os nossos alunos do 3º ano. Além disso, não

menos importante, eles servirão para consolidar o manuseio dos componentes eletrônicos,

suas identificações, seus códigos de leitura, suas propriedades, funcionamento, etc. As

alterações dos valores dos componentes nestes circuitos, ou seja, a experimentação

propriamente dita é exatamente o que os torna útil. Os professores de tais Cursos poderão

incluir detalhes e cálculos em todos eles.

Hoje se discute a importância da eletricidade, onde devemos lembrar que ela sempre

vai estar ligada a matéria, e com as propriedades, as quais conduzem corrente elétrica em

determinados materiais. A condutividade elétrica que, por exemplos, difere de um material

para outro. Sendo alguns materiais bons condutores elétricos, outros não.

A ideia de trabalhar circuito elétrico em física com os alunos da terceira série do

ensino médio possibilita ao professor que se disponha a aplicar as atividades de conhecimento

com seus alunos, em situação real na sala de aula, remetendo ao cotidiano vivido por eles no

seu dia a dia, pois devemos valorizar o conhecimento que eles trazem de casa.

Entretanto, devemos ressaltar a importância para que se tenham alguns conhecimentos

prévios. Como exemplo, a corrente elétrica, que é o movimento ordenado das partículas

eletricamente carregadas de elétrons as quais circulam por um condutor. Quando entra nas

extremidades desse condutor uma diferença de potencial, ou seja, tensão o movimento das

partículas carregadas ocorrem em outras palavras, a tensão elétrica pode ser entendida como

uma "força" responsável pela movimentação dos elétrons. Os elétrons e a corrente elétrica não

são visíveis a olho nu, mas podemos comprovar sua existência conectando, uma lâmpada a

um terminal gerador de corrente elétrica. Todo este estudo se dará na produção de maquetes,

mostrando os terminais do filamento da lâmpada, que caso exista uma diferença de potencial

com circulação de uma corrente elétrica, a lâmpada irá acender.

Dentre o contexto elétrico, o experimento proposto, “circuito elétrico residencial”, será

mais fácil demonstrar aos nossos alunos, o funcionamento de uma corrente elétrica em suas

residências. É possível também desenvolver conceitos de tensão elétrica, potência elétrica,

resistência elétrica, como também aqueles conceitos da eletrostática de carga, força, campo,

utilizado um contexto significativo.

4. OBJETIVO

Dentro de todas as perspectivas, o Circuito Elétrico Residencial, vem como meio de

desenvolver um sujeito critico e científico no processo do ensino e aprendizagem da física,

utilizando as pratica laboratorial e o manuseio dos exercícios como o uso de um circuito

elétrico.

A capacidade do aluno será verificada em interpretar um circuito elétrico residencial,

seguindo os passos citados abaixo:

● O primeiro passo é aplicar um questionário para ter base do conhecimento que os alunos

tem em relação ao circuito elétrico residencial (anexo 1);

● O segundo passo será apresentada os conteúdo descritivo do circuito elétrico;

● Logo após será exposto em maquete, onde os alunos iram reconhecer o ambiente estudado,

e os mesmos terão a explicação do funcionamento do circuito elétrico residencial em uma

casa, e em todos os cômodos necessários, através de atividades de desenhos. (anexo 2),

● Quando os mesmo tiverem reconhecido o ambiente estudos sobre circuito elétrico (geral/

residencial), eletrostática (anexo 3), eletrodinâmica (anexo 4) e Energia e potência da corrente

elétrica (anexo 5) será esticado para que os alunos identifique como será feito a ligação de

uma lâmpada, chave, bocal e tomada, através das explicações e exercícios, explicando

também o funcionamento de uma chave geral, e mostrando a rede com os fios positivos e

negativos e como vão ser ligados. (Lembro que os anexos 3, 4 e 5 traz um breve relato dos

seus conteúdos, precisando ser acrescentado conforme a turma e a necessidade do professor).

● Ao final de todo explicação que foi mostrado em sala e na pratica sobre o circuito elétrico

residencial com ajuda da maquete, será novamente aplicado o questionário inicial (anexo 1)

para reconhecer o que os alunos adquiriram de conhecimento após todo o conteúdo explicado

e trabalhado em forma de exercícios.

Espera-se que após todos os seguimentos citados acima, os alunos possam

compreender conceitos básicos de eletricidade, despertar a curiosidade sobre quais materiais

compõem um circuito elétrico residencial e que tipo de aparelhos são ligado a ele, como o

entendimento e funcionamento do circuito elétrico e verificando suas diferenças de potencial.

5. ESTRATÉGIAS DE AÇÃO

Para que o projeto seja bem desenvolvimento, será necessária a motivação dos alunos

dentro da sala de aula promovendo a metodologias que fortaleçam as atividades praticas no

ensino da física no contexto do circuito elétrico residencial, uma veja que o objetivo do

projeto e a aprendizagem neste assunto.

A realização do projeto se dará através de ações de leitura, prática e explicações do

conteúdo de Circuito Elétrico, tendo como objetivo sanar toda e qualquer duvidas dos alunos

e trazidas por eles vividas no seu dia a dia.

8. RESULTADO ESPERADO

É esperado que após todo o conteúdo trabalhado e a construção da maquete,

representado o circuito elétrico residencial, o aluno possa assimilar o conteúdo que aprender

com esse materiais no seu cotidiano. Como resultado das atividades desenvolvida pelos

alunos quanto a utilização desse material, de forma pratica de se fazer a montagem de circuito

elétrico residencial e evidenciá-las no seu cotidiano. Tendo em mente que o material ajudara

no seu dia a dia retirando suas duvida conforme sendo trabalho o conteúdo didático.

Esperamos construir o disponibilizam um material (maquete, roteiros, etc) qualificado para o

ensino de física de circuitos elétricos residenciais. Posteriormente esse mesmo material

poderá ser trabalhado por outros professores em suas aulas praticas, para que outros alunos

possam adquirir tais conhecimentos e ir mais além.

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

ALARCÃO, I. Ser professor reflexivo. In: ALARCÃO, I. (Org.). Formação Reflexiva de

Professores: estratégias de supervisão. Porto: Porto Editora, 1996.

AZEVEDO, M. C. P. S.; Ensino por Investigação: Problematizando as Atividades em

Sala de Aula. In: CARVALHO, A. M. P. (Org.). Ensino de ciências: Unindo a Pesquisa e a

Prática. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, p. 19-33. 2004.

_______BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais/Secretaria de

Educação Fundamental. Brasília: MEC /SEF, 1998.

_______BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Brasília:

MEC, 1996.

BUENO, Paulo. Física. Volume único. São Paulo: Ática, 2006.

_______Como a Química em nossa Casa pode Modificar o Meio Ambiente; Santos, B. A.

dos; Disponível em:

<http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/cadernospde/pdebusca/producoes_pde/2009_u

nicentro_quimica_artigo_berenice_aparecida_dos_santos.pdf> acesso em 20 de maio de

2014.

DEMO, P. Educar pela Pesquisa. 2. ed. Campinas: Autores Associados, 1997.

_______Diretrizes Curriculares da Educação Básica do Paraná. Secretaria de Estado da

Educação, 2008.

_______Diretrizes Curriculares de Física para o Ensino Médio, 2008.

_______Ensinar e Aprender Ciências no Ensino Fundamental com Atividades

Investigativas através da Resolução de Problemas; Wilsek, M. A. G; Disponível em:

<http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/arquivos/1686-8.pdf> Acesso em 23 de

maio de 2014.

FRESCHI, M. & RAMOS, M. G.; Unidade de Aprendizagem: Um Processo em

Construção que Possibilita o Trânsito entre Senso Comum e Conhecimento Científico.

Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciências. v. 8, n. 1. ,2009.

HALLIDAY, D., RESNICK, r.,WALKER, J. Fundamentos da Física, vol. ...... 2. Carga e

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Blücher Ltda 2000.

________Geração, Distribuição e Consumo de Energia Elétrica; Rodrigues, R. do C.:

Disponível em:

<http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/cadernospde/pdebusca/producoes_pde/2009_u

el_fisica_md_regina_do_carmo_rodrigues_dourado.pdf> ; acesso em 02 de julho de 2014.

MAXIMO, Antonio. Física. Volume único. São Paulo: 1997.

MORAES, Roque; GALIAZZI, Maria do Carmo; RAMOS, Maurivan Güntzel. Pesquisa em sala

de aula: fundamentos e pressupostos. In: Moraes, Roque. e Lima, Valderez, M. R. (Orgs.).

Pesquisa em Sala de Aula: tendências para a Educação em Novos Tempos. 2. ed. Porto Alegre:

EDIPUCRS, 2004.

MORAES, Roque; RAMOS, Maurivan Güntzel; GALIAZZI, Maria do Carmo. A epistemologia

do aprender no educar pela pesquisa em ciências. In: MORAES, Roque; MANCUSO, Ronaldo

(Org.). Educação em Ciências. 2.ed. Ijuí: Editora UNIJUÍ, 2006.

MOREIRA, M. A.; Mapas Conceituais e Diagramas V. Instituto de Física, UFRGS, 2006.

Disponível em:

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df > acesso em 28 de maio de 2014.

MOURA, M. P.; Desenvolvimento do pensamento: um estudo sobre formação de

conceitos com jovens e adultos em processo de escolarização. USP; Faculdade de

Educação. Dissertação de mestrado. 2000.

PENTEADO, Paulo Cesar M; TORRES, Carlos Magro. Física, Ciência e Tecnologia. 1ª

edição. São Paulo: Moderna, 2005.

_______Projeto Político Pedagógico do Colégio Estadual IV Centenário. FILHO, Aurélio

Gonçalves; TOSCANO, Carlos. Física. Volume único. São Paulo: Scipione, 2005.

VYGOTSKY, L S. A formação social da mente. São Paulo: Martins Fontes, 1984.

VYGOTSKY, L S. Pensamento e Linguagem. São Paulo: Martins Fontes, 1996.

ANEXO 1

Escolha uma ou mais alternativas

1. Você espera que este curso:

a) não gosto nunca gostou e não gostarei de física

b) poderá ser útil se eu aprender alguma coisa;

c) será útil, um dia, na vida;

d) será uma grande chateação e perda de tempo;

e) fornecerá alguma base para os exames vestibulares;

2. A física faz parte do currículo do ensino médio por que:

a) é cultura inútil.

b) é importante para a formação geral;

c) é importante para as profissões técnicas;

d) só para mostrar que o ensino é difícil;

e) cai no vestibular;

3. A física é, na vida diária:

a) muito importante;

b) importante;

c) não tem nenhuma importância;

d) dizem que é importante, mas não sei nada a respeito;

e) nunca li ou ouvi nada sobre ela.

4. A disciplina Física é:

a) muito fácil.

b) fácil;

c) difícil;

d) muito difícil;

e) dificílima;

ANEXO 2

FOTOS DA MAQUETE

A maquete apresentada para os aluno representa uma casa com ( área, lavanderia,

cozinha, sala,corredor, banheiro,e dois quarto).

O fundamento deste trabalho é mostrar como funciona um circuito elétrico residencial

com chave geral (como apresenta na maquete) na entrada da casa.

A rede elétrica com os fios positivos e negativos, a onde passa toda a energia que vai

alimentar toda casa, como por exemplo, na área tem uma boca, lâmpada e chave.

O bocal terá lâmpada colocada nele e saíram dois fios, que ligara um na rede e outro

na chave.

O outro fio da chave ligara na rede oposta assim fechara um circuito elétrico.

Já na cozinha tem uma tomada que saíram dois fios que serão ligados na rede

principal, não importa o lado, basta você liga um fio numa das redes e outro fio na outra rede,

pois terá um fio positivo e outro negativo, desta maneira fazemos todas as ligações do restante

da casa.

ATIVIDADE

1 – Represente um circuito elétrico contendo uma lâmpada e uma chave interruptora,

indicando com setas onde a corrente elétrica passará. Apresentando na rede centra os fios

positivos e negativos, possibilitando que a lâmpada se acenda.

2 – Represente um circuito elétrico contendo uma tomada ligada à rede central, tendo um fio

positivo e outro negativo de maneira que possa ser conectado qualquer aparelho é ligado

elétrico.

3 – Represente um circuito elétrico contendo uma lâmpada e duas chaves interruptoras ao

lado da rede central, apresentando o fio positivo e outro negativo de maneira que tenha

possibilidade de acender a lâmpada e ligar aparelho eletrônico na corrente elétrica.

ANEXO 3

ELETROSTÁTICA

É a parte da física que estuda os fenômenos que ocorrem com a carga elétrica em

repouso.

Carga elétrica.

É a propriedade física característica dos prótons e elétrons.

prótons – carga positiva

Átomo Núcleo

nêutrons – s/carga

Eletrosfera – elétrons – carga negativa

Carga elétrica (Q) de um corpo eletrizado.

A menor carga elétrica encontrada na natureza é a carga de um elétron ou de um

próton. Essas cargas são iguais em valor absoluto, constituindo a chamada carga elementar

(e):

e = 1,6.10-19 C

Submúltiplos do coulomb.

Submúltiplos

Símbolo

Correspondência ao

Coulomb

milicoulomb

mC

10-3 C

microcoulomb

C

10-6 C

nanocoulomb

nC

10-9 C

picocoulomb

pC

10-12 C

Sendo n o número de elétrons em excesso ( ou em falta ) de um corpo eletrizado, sua

carga elétrica, em módulo, vale:

Q = n.e

Unidade de carga elétrica

No Sistema Internacional de Unidades ( SI ) a unidade de carga elétrica é o coulomb, cujo o

símbolo é ( C ).

ATIVIDADE

1 – Um corpo inicialmente neutro é eletrizado com carga Q = 32 C. Qual o número de

elétrons retirados do corpo? Dado: e = 1,6.10-19 C. R: n = 2.1014 elétrons

2 – Se um corpo inicialmente neutro é eletrizado com uma carga Q = 56mC, quantos elétrons

ele perdeu nesse processo? Dado: e = 1,6.10-19C R: n = 3,5.1017 elétrons

3 – Quantos elétrons precisam ser retirados de um corpo para que ele fique com a carga de

1C? R: n = 6,25.1018 elétrons

4 – Um corpo possui 5.1019 prótons e 4.1019 elétrons. Quanto à sua carga, determine:

a) o sinal; R: positiva. ( 1.1019 prótons em excesso )

b) a intensidade ( valor). R: q = 1,6C

5 – (EU-CE) Um corpo tem 2.1018 elétrons e 4. 1018 prótons. Como a carga elementar vale,

em módulo, 1,6.10-19C, podemos afirmar que o corpo está carregado com uma carga elétrica

de:

a) –0,32C b) 0,32C c) 0,64C d) –0,64C

ANEXO 4

ELETRODINÂMICA

É a parte da eletricidade que estuda a corrente elétrica.

Corrente Elétrica

O movimento ordenado dos elétrons dentro de um condutor metálico, constitui a

corrente elétrica.

condutor metálico movimento de elétrons

sentido da corrente elétrica

ddp i

+ -

Gerador Elétrico

Intensidade de Corrente Elétrica

Considere um condutor metálico ligado aos terminais de um gerador; seja ( n ) o

número de elétrons que atravessam a seção transversal do condutor no intervalo de tempo T.

Como cada elétron apresenta a carga elementar ( e ), no intervalo de tempo T; então passa

pela seção transversal do condutor a carga elétrica de valor absoluto igual a:

q = n. e e = 1,6. 10-19 C

Define-se intensidade média de corrente elétrica no intervalo de tempo T a razão:

t

qi

Unidade de Intensidade de Corrente Elétrica

É a unidade fundamental elétrica do Sistema Internacional de Unidades ( SI ) e

denominada ampère (símbolo A).

Submútiplos do Ampére

miliampére ( mA ) 1 mA = 10-3 A

microampére ( A ) 1 A = 10-6 A

ATIVIDADE

1 - Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 20 A. Calcule o

número de elétrons por minuto, passando por uma seção transversal do condutor. É dado o

valor da carga elementar: e = 1,6.10-19C R: n = 7,5.1015 elétrons

2 - Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 20A. Determine a

carga elétrica que atravessa a seção transversal do fio em 10 segundos. R: q = 2.102C

3 - Certo aparelho eletrônico, mede a passagem de 150.102 elétrons por minuto, através de

uma seção transversal do condutor. Sendo a carga elementar 1,6.10-19 C, calcule a intensidade

de corrente elétrica correspondente ao movimento. R: i = 4.10-17 A

4 - Um fio metálico é percorrido por uma corrente elétrica contínua e constante de 8.106 A.

Sabe-se que uma carga elétrica de 32C atravessa uma seção transversal do fio num intervalo

de tempo T. Sendo e = 1,6.10-19 C a carga elétrica elementar, determine o intervalo de tempo

T. R: t = 4s

5 - Um fio de cobre é percorrido por uma corrente contínua de intensidade 8A. Adotando a

carga elementar 1,6.10-19 C. Determine:

a) a carga elétrica que atravessa a seção transversal do fio em 2 segundos; R: q = 16C

b) o número de elétrons passando por uma seção transversal do condutor em 8 segundos.

R: n = 4.1020 elétrons

ANEXO 5

ENERGIA E POTÊNCIA DA CORRENTE ELÉTRICA

Considere dois pontos A e B de um trecho do circuito ( conjunto de aparelho elétrico)

da figura, onde passa a corrente convencional de intensidade i. Sejam Va e Vb os respectivos

potenciais elétricos desses pontos e chamemos de U = Va - Vb a ddp entre os pontos. O

movimento das cargas elétricas só será possível se for mantida a ddp entre A e B.

(Va ) lâmpada motor (Vb )

A L M B

i i i

U

Sabemos que ab = q.ddp e ddp = U

A Potência elétrica ( P ) consumida no trecho AB é dada por: P = ab / t onde

P = q.U/t

Como i = q/t , temos P = Ui

A energia elétrica ( ) consumida pelo aparelho existente entre A e B, num intervalo

de tempo t, é dada pelo trabalho das forças elétricas.

= P.t ,

A unidade de potência é watt (W) . Em eletricidade mede-se também a potência em

quilowatt ( 1kW = 103 W ) e, a energia elétrica, em quilowatt-hora ( kWh ).

Obs: No Sistema Internacional ( S.I) a Energia Elétrica ( ), tem como unidade o joule ( J ).

Joule = watt x segundo

ATIVIDADE

1 - Um aparelho elétrico alimentado sob ddp de 120V consome uma potência de 60W.

Calcule:

a) a intensidade de corrente que percorre o aparelho, R: i = 0,5 A

b) a energia elétrica que ele consome em 8h, expressa em kWh. R: 0,48 kWh

2 - Em um aparelho elétrico ligado corretamente lê-se ( 480W - 120V ). Sendo a carga

elementar 1,6.10-19 C, calcule o número de elétrons passando por uma seção transversal do

aparelho em 1s. R: n = 2,5.1019 elétrons

3 - Em um chuveiro elétrico, a ddp em seus terminais vale 220V e a corrente que o atravessa

tem intensidade 10A. Qual a potência elétrica consumida pelo chuveiro? R: 2,2.103 W

4 - Em um aparelho elétrico lê-se: 600W - 120V. Estando o aparelho ligado corretamente,

calcule:

a) a intensidade da corrente que o atravessa, R: i = 5 A

b) a energia elétrica ( em kWh ) consumida em 5h. R: Eel = 3 kWh

5 – Através de uma lâmpada ligada 5 horas por dia, sob a ddp de 120V, circula uma corrente

elétrica de 5A. Calcule o custo com o gasto de energia elétrica, durante um mês, sabendo que

a Light cobra R$ 0,25 por cada kWh.

6 – Uma lâmpada é submetida a uma ddp de 110V, consumindo a potência elétrica de 60W. A

corrente elétrica que atravessa a lâmpada tem intensidade, aproximadamente, de:

a) 0,55 A b) 3,5 A c) 8,9 A d) 1,8 A e) 50 A