Simulação analógica de configurações eletrostáticas em uma malha de resistores

Josebel Maia dos Santos, Clebson dos Santos Cruz, Antonio César do Prado Rosa Jr, José Carlos Oliveira de Jesus, Álvaro Santos Alves

Resumo


O estudo de superfícies equipotenciais é experimento comum nos laboratórios didáticos dos cursos de graduação em Fı́sica, funcionando como um elemento articulador do processo de ensino e aprendizagem de conceitos fundamentais do eletromagnetismo clássico, tais como o campo e o potencial. No entanto, seu método tradicional de execução apresenta algumas dificuldades técnicas que tornam essa prática experimental desestimulante para os estudantes, desfavorecendo a aprendizagem significativa destes conceitos. Neste contexto, propomos uma releitura deste experimento, na qual é utilizada uma malha de resistores para a simulação analógica de um meio eletricamente homogêneo. Os resultados experimentais obtidos são plenamente satisfatórios quanto à simulação de configurações eletrostáticas básicas, tais como cargas puntiformes ou placas planas paralelas, permitindo, inclusive, explorar temas que não são abordados no experimento tradicional, como a configuração de para-raios.


Palavras-chave


Superfícies Equipotenciais; Malha de Resistores; Simulação Analógica; Para-Raios.

Texto completo:

PDF/A

Referências


ARAUJO, I.; VEIT, E. Uma revisão da literatura sobre estudos relativos a tecnologias computacionais no ensino de física. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, v. 4, n. 3, 9 mar. 2011. Disponível em: .

ARAUJO, M. S. T.; ABIB, M. L. V. S. Atividades experimentais no ensino de física: diferentes enfoques, diferentes finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 25, n. 2, p. 176-194, June 2003. Disponível em: . Accesso em 05 Apr. 2019.

ARFKEN G. B.; WEBER H. J. Fı́sica Matemática: métodos matemáticos para Engenharia e Fı́sica. Rio de Janeiro: Editora Campus, 2007.

CARRASCOSA, J. et al. Papel de la actividad experimental en la educación científica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 23, n. 2, p. 157-181, set. 2008. ISSN 2175-7941. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

FERREIRA, G. F. L. Um Cálculo Aproximado do Poder das Pontas. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 24, n. 3, p. 367-370, Set. 2002. Disponível em: . Accesso em: 05 abr. 2019.

JACKSON, J. D. Classical Electrodynamics. 3. ed. Wiley, 1999.

LUDKE, E.; GRAÇA, C. O. Estudando campos elétricos de linhas trifásicas pelo método da cuba eletrolítica. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 33, n. 1, p. 01-03, mar. 2011. Disponível em: . Accesso em: 05 abr. 2019.

MOTA, A. T.; REZENDE JR, M. F. As contribuições das tecnologias da informação e comunicação em um curso de Astronomia a distância: uma análise à luz da Teoria dos Campos Conceituais. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 34, n. 3, p. 971-996, dez. 2017. ISSN 2175-7941. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

NOGUEIRA, J. S. et al. Utilização do Computador como Instrumento de Ensino: Uma Perspectiva de Aprendizagem Significativa. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 22, n. 4, p. 517-522, dezembro 2000. ISSN 1806 – 1117. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica: eletromagnetismo. Edgard Blucher, 2001.

PEREIRA, M. V.; MOREIRA, M. C. A. Atividades prático-experimentais no ensino de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 34, n. 1, p. 265-277, maio 2017. ISSN 2175-7941. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

PEREZ, S. et al. O estudo do movimento browniano com material de baixo custo. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 40, n. 1, e1503, 2018. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

PIRES, M. A.; VEIT, E. A. Tecnologias de Informação e Comunicação para ampliar e motivar o aprendizado de Física no Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 28, n. 2, p. 241-248, jun. 2006. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

REITZ, J. R.; MILFORD, F. J.; CHRISTY, R.W. Fundamentos da Teoria Eletromagnética. São Paulo: Editora Campus, 1982.

SCHIEL D. Mapeamento de campos eletrostáticos em uma cuba eletrolítica. Revista Brasileira de Ensino de Fı́sica, v. 1, n. 1, p. 1703-1705, 1979. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

SHADIKU, M. N. O. Elementos de Eletromagnetismo. 5. ed. São Paulo: Bookman, 2012.

SILVA, E. S.; LIMA, A. R. Estudo da vazão de uma fonte por meio da videoanálise: uma proposta utilizando recipientes na forma de prismas regulares. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Florianópolis, v. 34, n. 3, p. 903-911, dez. 2017. ISSN 2175-7941. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.

TADEU, E. V. C. et al. Determinação do número pi (π) por meio de uma rede quadrada de resistores idênticos. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 40, n. 2, e2304, 2018. Disponível em: . Acesso em: 05 abr. 2019.




DOI: https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n1p287

 


Cad. Bras. Ens. Fís. UFSC, Florianópolis, SC, Brasil - - - eISSN 2175-7941 - - - está licenciada sob Licença Creative Commons
> > > > >