Item 1 - Relatório

Objetivo do Trabalho:

   Os objetivos do trabalho são construir um eletroímã a partir de uma pilha de 1,5V, fio de cobre e um prego de até 12 cm; atrair o maior número de clipes possível (prova mínima 50 clipes) e por fim associarmos o projeto ao aprendizado de física trabalhado ao longo do semestre em que é possível criar um campo elétrico a partir do conceito de corrente elétrica.

Item 2 - Relatório

Descrever os Materiais Utilizados na construção do eletroímã.

Materiais:

•Pilha de 1,5V recarregável

•Fio de cobre

•Prego

•Alicate

•Régua

•Um par de canos de borracha partidos em tamanhos de aproximadamente 4 cm

Item 3 - Relatório

Descreva em 6 passos a construção do eletroímã e seu procedimento de interação com ele.

1° passo: Após reunirmos todo o material necessário partimos para a construção do projeto, iniciando pela medição do tamanho do fio de cobre (com uma régua) por onde irão fluir os elétrons do lado negativo da pilha até o lado positivo o mais rápido que puderem. O procedimento de interação para esta etapa foi bem simples, já que não foi necessária a ajuda de todos os participantes. No máximo dois integrantes do grupo interagiram diretamente com os respectivos materiais, um responsável por medir e o outro por cortar utilizando um alicate.

2° passo: Após medirmos, enrolamos o fio de cobre encapado na superfície do prego em camadas, indo para frente e para trás, deixando um espaço de aproximadamente 1,5cm sem fio próximo as extremidades, assim:

Tal procedimento contou com a interação de apenas um integrante do grupo por julgarmos ser mais eficiente se somente uma pessoa enrolasse o fio de cobre. Durante esse momento é preciso ter muita atenção, pois os “espirais” formados pelo fio de cobre em contato com o prego deverão estar muito bem enrolados e próximos uns dos outros. 

Sugestão: Podíamos ter usado um fio esmaltado ao invés do encapado. O esmalte é um tipo de tinta que isola o fio, da mesma forma que o plástico.

3° passo: Após enrolarmos o fio, duas “sobras” deverão existir de forma que futuramente os pólos de uma pilha serão associados a eles, assim:

                                   

 4° passo: Em seguida, a pilha de 1,5 V será encostada nas extremidades dos fios de cobre, de modo que os elétrons agrupados na extremidade negativa da pilha fluam para a extremidade positiva, com o auxílio do fio.

 5° passo: Para usar o eletroímã, seguramos as extremidades do prego do fio contra a pilha e levantamos alguns clipes.
 

OBS: Para a realização desta etapa utilizamos os canos de borracha de aproximadamente 4 cm para impedir que o calor gerado pelo eletroímã provocasse queimadura nos dedos polegar e indicador.

O par de canos de borracha funcionou como protetor de dedos.

Tipo de cano utilizado pelo grupo para proteção dos dedos polegar e indicador.

6° passo: Após a supressão dos clipes, o objetivo será permanecê-los em constante interação com o eletroímã, de forma que o maior número de clipes permaneça elevado durante um período de 10 segundos.

  

                                                   

Fontes bibliográficas das imagens:

• http://www.google.com.br/images?hl=pt-br&biw=1020&bih=567&q=eletroim%C3%A3&rlz=1R2ADSA_pt-BRBR367&wrapid=tlif130098332659111&um=1&ie=UTF-8&source=og&sa=N&tab=wi

• http://www.idesa.com.br/disciplinas/fisica/eletroima.php

Item 4 - Relatório

 Desenhe o Eletroímã. Indique os pólos das pilhas e os pólos do eletroímã.

 

Sentido da corrente elétrica:

ß

Item 5 - Relatório

Por que um material que não é ímã se torna magnético?

Na natureza existem alguns metais que na presença de um campo magnético são capazes de se tornar imã, sendo ele fraco ou não. São classificados em ferromagnéticos, paramagnéticos e diamagnéticos.

A diferença está quando esses materiais estão em presença de um campo magnético. Os ferromagnéticos apresentam características bem diferentes, uma vez que se imantam fortemente ao serem colocados na presença de um campo magnético. Exemplo: ferro, cobalto e níquel.

Os paramagnéticos possuem elétrons desemparelhados que se alinham na presença de um campo magnético, fazendo surgir dessa forma um imã com capacidade de provocar um leve aumento no valor do campo. Exemplo: alumínio, magnésio e sulfato de cobre.

Enfim, os diamagnéticos têm seus imãs orientados ao sentido contrário do campo. Exemplo: cobre, prata, chumbo.

(Adaptado) http://www.brasilescola.com/fisica/materiais-paramagneticos-diamagneticos-ferromagneticos.htm

Item 6 - Relatório

Coleta de Dados.

Você deverá utilizar 3 pregos de tamanhos diferentes, fio elétrico e uma pilha e preencher a tabela abaixo:

(a) Faça a Experiência de 1 a 3 para o prego pequeno,  4 a 6 para o prego médio e 7 a 9 para o prego grande.

(b) o número de espiras será definido por você. Preste atenção na escolha.

Experimento	Compri- mento  do prego	d.d.p.	Número de Espiras	Clipes Atraídos	Força de Atração
1*	8,5	1,5 V	25	5/8/6  M= 6,3	P=m.g 0,04N
2*	8,5 *	1,5V	23	7/5/6 M= 6	0,03N
3*	8,5 *	1,5V	20	10/12/14 M=12	0,07N
4	11,5	1,5V	16	55/50/49 M=51,3	0,326N
5	11,5	1,5V	32	0/5/3 M= 2,6	0,016N
6	11,5	1,5V	19	63/60/62 M= 61,6	0,392N
7*	14,0 *	1,5V	25	15/10/12 M= 12,3	0,078N
8*	14,0 *	1,5V	30	20/20/25 M= 21,6	0,137N
9*	14,0 *	1,5V	35	25/26/30 M=27	0,171N

 

OBS: Cada Experiência deve ser reproduzida 3 vezes.

Item 7 - Relatório

Observando a Tabela comente a respeito do comprimento do prego:

Observações a respeito da tabela:

I)           Os números acompanhados de um asterisco (*) indicam os experimentos realizados com o fio de cobre desencapado. A princípio iríamos utilizá-lo em nosso eletroímã, porém notamos não ser muito eficiente além de esquentar excessivamente a pilha. Optamos por utilizar o fio de cobre encapado. Desta maneira, os valores foram relativamente menores se comparados aos experimentos com o fio de cobre encapado. Por isso não foi possível precisarmos corretamente a verdadeira eficácia entre os dois tipos de fio.

Concluímos, porém, que o tamanho do prego influencia na força, afetando sua intensidade. De acordo com o especialista Ramon Hernandez, “o raio e o comprimento de uma bobina eletromagnética afetam sua força”.

Notamos que este aspecto está relacionado com o número de espiras, uma vez que elas encontram-se somente na porção central no prego.

Item 8 - Relatório

Observando a Tabela comente a respeito do número de espiras:

Certamente, o número de voltas dado a partir de um determinado comprimento de fio é afetado pela forma como ele é enrolado. O capricho nesta parte do projeto é extremamente importante.

Teoricamente, quanto mais voltas tiver o fio de cobre, mais forte será o campo magnético.Porém, observamos que deve haver um equilíbrio entre o número de espiras, pois sua quantidade poderá influenciar diretamente na eficiência do projeto. Notamos que no experimento de número 4, enrolamos 16 vezes o fio de cobre em torno do prego sendo possível levantar 55 clipes. Logo em seguida dobramos a quantidade de espiras e para a nossa surpresa o rendimento caiu drasticamente.

Item 9 - Relatório

Faça um comentário geral sobre os dados encontrados na tabela.

   No geral, os dados da tabela serviram para uma avaliação mais específica da evolução do projeto. A partir das anotações, observamos que a melhor forma de identificarmos uma falha é através do método da tentativa e erro. Os experimentos realizados de forma repetitiva foram essenciais na construção e conclusão do eletroímã de prego.  

Item 10 - Relatório

Qual a maior dificuldade do grupo para a construção do eletroímã ? Justifique.

    A primeira vista consideramos que este seria o trabalho mais simples e aparentemente mais fácil. Porém, somente após quatro reuniões, conseguimos finalmente levantar o maior número de clipes. Isto porque utilizamos o fio de cobre de maneira incorreta, uma vez que não sabíamos que um fio encapado deve permanecer encapado. O mesmo aconteceu quando utilizamos diversos filetes de fio de cobre unidos e entrelaçados em um único fio. Percebemos que a pilha esquentava muito, mas não atraía se quer um único clipe, ou apenas atraía-os somente nas extremidades do prego.

   Após sucessivas tentativas e inúmeros fracassos foi possível efetivar nosso projeto de modo que finalmente o objetivo inicial pode ser atingido.

Item 11 - Relatório

Faça uma descrição da evolução do seu projeto.

   Algo muito peculiar e inédito até então na história do G3 foi a realização do projeto seguido por inúmeras falhas e fracassos. Este fato deixou-nos surpresos por julgarmos ser este o mais simples entre todos os projetos já realizados.

   Devido à escassez de tempo por parte de todos os integrantes do grupo, nossas reuniões foram fragmentadas e em sua maioria com um ou dois integrantes ausentes. Porém, o interesse e o sentimento de competitividade continuaram sendo nossa marca principal. 

    Nosso principal problema foi durante a coleta de materiais, pois não sabíamos ao certo qual fio de cobre usar, já que segundo nossas pesquisas e coletas de informações entre os ex-alunos, funcionários do Colégio e o próprio Professor ouvimos diferentes versões que de certa forma foram produtivas para a evolução de nosso projeto, porém atrasaram a montagem do eletroímã.

    Definido o fio de cobre, finalmente foi possível obter resultados positivos, animando o grupo e levando-nos a um maior interesse.

   Outro impasse foi a escolha da pilha, já que também haviam diferentes posições sobre qual desempenharia uma função mais compatível com a finalidade do projeto.

   Após sanarmos todas as dúvidas, diversos testes foram realizados com o objetivo de aprimorar a eficiência de nosso projeto de modo que no dia da competição especificamente nada pudesse nos atrapalhar.

Item 12 - Relatório

Descreva pelo menos 5 conteúdos em Física, utilizados para este trabalho. Deixe claro em qual momento foi utilizado.

Campo magnético: campo criado pelo movimento de cargas elétricas em que o movimento dos elétrons se altera, como se uma corrente elétrica estivesse passando pelo material, e assim gerando outro campo magnético. No eletroimã, um pequeno campo magnético é gerado no fio. É esse pequeno campo magnético que é a base de um eletroímã

Indução eletromagnética: fenômeno que origina a produção de uma força num meio ou corpo exposto a um campo magnético variável, ou bem num meio móvel exposto a um campo magnético estático. No eletroimã  utiliza-se um ímã em movimento (em relação a espira) para fazer variar o fluxo magnético das linhas de indução que atravessam a superfície da espira. Dessa forma, ao colocarmos um condutor no campo magnético, este cercará a primeira corrente  que gerará a segunda corrente, e assim sucessivamente.

Corrente elétrica: ao passar uma corrente elétrica por um fio, é possível criar um campo magnético. No eletroímã, a corrente elétrica irá gerar um campo magnético, semelhante àqueles encontrados nos ímãs naturais.

É geralmente construído aplicando-se um fio elétrico espiralado ao redor de um núcleo de ferro, aço, níquel ou cobalto ou algum material ferromagnético.

Campo elétrico: região do espaço quando uma carga colocada em qualquer ponto dessa região fica sujeita a uma força elétrica, de atração ou de repulsão. No eletroímã, a força elétrica será de atração uma vez que ao aproximarmos o prego enrolado pelo fio de cobre dos clipes, estes serão atraídos para o fio.

Força de interação: ocorre entre duas cargas pontuais, separadas por uma distância no qual o módulo do produto das cargas é inversamente proporcional ao quadrado da distância, ou seja, no eletroímã, a medida que o aproximamos dos clipes, diminuímos a distancia e por sua vez aumentamos a intensidade da força.

Item 13 - Relatório

Conclusão Final (Indicar Melhor resultado).

Até o dado momento, nosso melhor resultado foi o realizado na experiência de número 6, na qual foi possível levantarmos 63 clipes. Um pouco frustrados, porém confiantes num melhor desempenho para o dia da competição (28/3/2011), concluímos que sem dúvidas, a melhor forma de aprendizado é aquela que une conhecimentos teóricos específicos com prática aplicada. O aprendizado de física neste trimestre especificamente foi conduzido e guiado por aulas sobre eletricidade que ganharam um novo tom, uma nova perspectiva ao serem trabalhadas pelos alunos fora dos limites escolares. Certamente, o conhecimento adquirido foi muito maior, e devemos esta conquista graças à iniciativa de nosso professor, que encabeçou este projeto conosco, fornecendo auxílio e suporte para que as dúvidas e questionamentos fossem sanados. Enfim, agradecemos a oportunidade de mais uma vez participarmos deste brilhante processo de aprendizagem, no qual alunos e professores puderam trabalhar e criar física juntos.