65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 2. Ensino de Física

Transformadores e Software Livre: Uma nova proposta para o ensino.

Bruno Randal de Oliveira - Depto. Física – PET-Física - UFRRJ Rebeca Maria Batalha de Melo - Depto. Física – PET-Física - UFRRJ Frederico Alan de Oliveira Cruz - Prof. Dr./Tutor - Depto. Física – PET-Física – UFRRJ Francisco Antônio Lopes Laudares - Prof. - Depto. Física – UFRRJ

INTRODUÇÃO:

As mudanças curriculares propostas no Rio de Janeiro, nos últimos tempos, têm como objetivo, no caso específico da Física, tornar a aprendizagem dessa disciplina mais atrativa aos alunos. A grande questão é que por melhor intencionada que essas mudanças sejam elas sempre envolvem um conjunto de questões complexas, pois parte de uma visão externa de um agente que, muitas vezes, está desconectado da realidade do conteúdo apresentado nas escolas. A atual proposta de currículo mínimo da Secretaria de Educação do Estado do Rio de Janeiro propõe uma mudança baseada em conteúdos mais conceituais e menos focada nas operações matemáticas. No primeiro bimestre do terceiro ano, um dos tópicos apresentados tem como objetivo permitir que o aluno possa compreender o funcionamento de máquinas elétricas para explicar a produção de energia e utilizar esses elementos na discussão de problemas como a transmissão de energia e sua utilização, bem como compreender seu funcionamento. Devido à impossibilidade de enxergar alguns fenômenos envolvidos nos processos de produção e transmissão, pode-se recorrer a atividades experimentais e/ou a utilização de softwares livres para proporcionar ao aluno a visualização das grandezas associadas ao fenômeno, sem a necessidade de grandes recursos financeiros.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Utilizar um software livre como gerador de sinais senoidais, para entender o funcionamento de um transformador elétrico e as propriedades elétricas envolvidas no processo.

MÉTODOS:

O trabalho foi realizado seguindo o seguinte conjunto de etapas: (1) Foi confeccionado um transformador de acordo com os seguintes passos: (a)Foram montados dois carretéis de papel cartão, em formato de paralelepípedo, para formar as bobinas; (b) em uma das bobinas foram feitas duzentas voltas com fio de cobre esmaltado, de um milímetro de espessura, e na outra foram feitas quatrocentas voltas; (c) Depois das bobinas prontas, colocou-se dois núcleos de ferro em formato, também, de paralelepípedo; (2) Após o transformador estar pronto, os terminais de uma das bobinas foram conectados a saída de áudio do computador e a outra aos terminais de um multímetro. Esse procedimento foi realizado, inicialmente, com as ligações das bobinas de 200 espiras na saída de áudio e a de 400 espiras no multímetro, sendo depois realizada a inversão das posições; (3) O Audacity, software livre para análise de som, então foi ligado, gerando um ruído de 0,5 V de amplitude e 500 Hz de frequência para ambas as situações; (4) Finalmente esses resultados foram comparados com os valores teóricos e posteriormente uma análise do desvio entre os resultados.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Em relação à geometria das bobinas, após a construção, estas ficaram com 7,8 cm de comprimento. Na simulação com o software Audacity, como gerador de sinais, utilizando a configuração da bobina de 200 espiras como primário e 400 espiras como secundário, um potencial de 0,5 V e uma frequência de 500 Hz, o resultado encontrado foi de 0,997 V. Na condição inversa, isto é, colocando a bobina com 400 espiras no primário e 200 espiras no secundário, para um potencial de 0,5 V encontramos o valor de 0,256 V. No estudo teórico das mesmas situações, usando a relação onde Nprimário/Nsecundario = Vprimario/Vsencundario, para a primeira situação o valor esperado seria de 1,0 V, enquanto que na segunda situação o valor esperado seria de 0,25 V. Os desvios relativos das medidas experimentais, em relação ao valor teórico que consideramos como referência, foram respectivamente iguais a 0,3% e 2,4%.

CONCLUSÕES:

A utilização do software Audacity se mostrou bem eficiente na produção de um sinal senoidal, que permite estudar e exemplificar em sala o funcionamento de um transformador elétrico. As grandes vantagens desse procedimento é que: (a) ele pode ser usado sem nenhum custo, pois pode ser adquirido de forma gratuita pela internet; (b) minimiza os riscos em sala de aula, pois as correntes e potenciais envolvidos são muito baixos; (c) permite a reprodução da atividade pelos alunos em momentos diferentes que aquele do espaço escolar; (d) além de proporcional ao aluno uma visão mais ampla das possibilidades dos softwares disponíveis na internet.

Palavras-chave: Transformadores, Audacity, Física.