Segue a descrição feita no roteiro: “A simulação “Fadaday's Law Applet” mostra a interação eletromagnética entre um anel condutor não magnético e um imã em forma de cilindro, ambos com os movimentos restritos ao eixo horizontal. Nos menu “Actions”, é possível escolher entre o “modo manual” (Manual Mode) e o “modo gerador” (Generator Mode). No modo “Manual”, ao clicar e arrastar o imã ou o anel, pode-se variar o fluxo magnético no interior do anel, gerando uma corrente induzida. A corrente e o fluxo magnético são mostrados em seus respectivos gráficos. No modo “Gerador”, o imã se movimenta sozinho, se aproximando e se afastando do anel, simulando um gerador de corrente alternada. Em ambos os modos é possível visualizar o movimento das cargas no anel. É possível ainda mostrar ou ocultar a representação do movimento das cargas, as linhas de campo, bem como alterar a quantidade dessas linhas, além da resistência do anel. O aparecimento da corrente induzida pode ser vista tanto pela movimentação das cargas no anel condutor quanto pelo gráfico da corrente."
“Abaixo estão as principais funções da simulação.”
Figura 17 – Funções básicas da simulação “Faraday‟s Law Applet” a) Reduza a resistência elétrica do anel condutor para zero (tornando-o um supercondutor), inicie a simulação e então aproxime-o do imã. Desenhe o que é mostrado na simulação no quadro abaixo.
A importância de reduzir a resistência elétrica a zero é para que o campo gerado pelo anel condutor não deixe de ser representado com o decorrer do tempo, uma vez que a corrente induzida não se altera. Isto pode facilitar a visualização e a representação deste campo.
b) Existe corrente induzida quando o imã e o anel condutor estão: I) ambos parados? II) um deles em movimento? Desta forma, o que é preciso para que as cargas no anel se movimentem formando uma corrente elétrica induzida?
Esta questão tem como objetivo fazer com que o aluno observe a relação entre o movimento e a geração de corrente induzida, vindo a reforçar o que foi visto nas atividades experimentais. Esta relação é somente preliminar, para construir posteriormente um conceito mais amplo, reconhecendo como a causa da indução a variação do campo magnético.
c) Observe o sentido das cargas no anel quando: I) aproximamos o imã; II) afastamos o imã. É o mesmo? O que acontece com a corrente induzida quando invertemos o movimento do imã?
A observação da relação entre o sentido do movimento do imã e das cargas elétricas, e conseqüentemente da corrente, no anel condutor também pode complementar a atividade, onde esta questão também foi trabalhada.
d) Agora movimente apenas o anel deixando o imã fixo. Ocorre o aparecimento de uma corrente induzida? O que acontece com a corrente induzida quando invertemos o movimento do anel?
Possui objetivos semelhantes e complementares aos da questão anterior.
e) Coloque a simulação em modo gerador (Menu “Actions” > “Generator Mode”). Observe o movimento das cargas e o gráfico da corrente induzida. Que tipo de corrente é produzida? Explique como você chegou a esta conclusão.
Quando ajustada conforme as orientações, o imã adquire um movimento contínuo, se aproximando e afastando do anel condutor. No gráfico da corrente induzida, produzido simultaneamente, pode-se observar a curva produzida: uma senóide. Ao observar que as cargas invertem o seu sentido quando invertido o movimento do imã, juntamente com a representação na forma de um gráfico e seus conhecimentos anteriores, os alunos podem “deduzir” que se trata de uma corrente alternada.
2) Simulação “Laboratório de Eletromagnetismo”
Segue a descrição feita no roteiro: Na aba “Solenóide” é possível visualizar a interação de um imã em forma de barra e um solenóide ligado a uma lâmpada, podendo ser substituída por um voltímetro. Ao
movimentando o imã ou o solenóide é possível visualizar o movimento das cargas no solenóide, a variação na luminosidade da lâmpada ou o movimento do ponteiro do voltímetro. Vários ajustes são possíveis, como na intensidade do imã, a inversão de seus polos; mostrar ou ocultar as pequenas agulhas magnéticas que representam o campo magnético; inserir uma bússola; um medidor de campo; alterar a área e o número de espiras entre outros. Por esta simulação estar em Português e ser de simples manipulação, não sentiram a necessidade de incluir uma figura com suas principais funções. A figura 4 ilustra a simulação.
a) Selecione a aba “Solenóide”. Observe a variação do campo magnético no interior da espira quando se movimenta o imã longe da espira. Há a produção de uma corrente induzida significativa? Por quê?
O objetivo é fazer com que o aluno perceba que uma pequena variação do campo magnético no interior gera uma corrente muito pequena ou mesmo imperceptível com os instrumentos disponíveis na simulação. Com isso pretendemos reforçar a idéia que não é o movimento em si que provoca a indução, mas a variação do campo.
b) O que fazer para obter uma corrente induzida maior? Explique. O aluno é incentivado a produzir e testar suas hipóteses utilizando a simulação. Ao pedir que ele explique, pretende-se que ele sistematize o conhecimento produzido.
c) Posicione um dos polos do imã no interior da espira e repetidamente altere a intensidade do campo gerado pelo imã. Note que neste caso não há a movimentação do imã ou da espira. Ocorre a produção de corrente induzida? Por quê?
Esta questão busca reforçar a relação entre a variação do campo magnético e a indução de corrente elétrica.
d) Com o imã na mesma posição clique repetidamente em “Inverter Polaridade”. Há a produção de uma corrente induzida? Por quê?
Possui os mesmos objetivos das questões anteriores. e) Faça uma lista das formas de produzir corrente induzida. Pede-se que o aluno sistematize as formas conhecidas por ele de induzir corrente elétrica. Para isso ele deve rever as formas estudadas na atividade experimental e de simulação, aumentando as chances destes conhecimentos serem relacionados.
f) Em todos os casos citados acima, em sua opinião, qual a causa da produção da corrente induzida?
O objetivo desta questão é verificar se os alunos foram capazes de perceber a causa do fenômeno da indução eletromagnética.