Geradores elétricos monofásicos e trifásicos como suporte didático para o ensino de Eletromagnetismo

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p879

Resumo

A energia elétrica é de fundamental importância para o mundo moderno, pois é fonte de luz, calor e força motriz de todas as máquinas e equipamentos eletroeletrônicos. Buscando mostrar a importância da física no cotidiano dos estudantes, propõe-se neste trabalho a construção e estudo de geradores elétricos de corrente alternada dos tipos monofásicos e trifásicos. O estudante ao se deparar com este experimento identificará a importância da lei de Faraday para a compreensão do funcionamento dos geradores. Foi possível entender a partir desta lei, a conexão entre as bobinas e a disposição dos ímãs nos sistemas estudados. Foram construídos gráficos para investigar a relação entre a frequência da onda gerada e a frequência de rotação do gerador, e também, a relação entre a tensão eficaz e a frequência de rotação. Em especial, no sistema trifásico foi possível compreender por meio de ilustrações, as conexões entre as bobinas para geradores com seis ou mais bobinas nas ligações do tipo estrela e triângulo. O aparato experimental é de grande praticidade, fácil de ser construído, de ser montado e desmontado. O custo médio foi em torno de R$ 300,00, o qual varia com a quantidade de sistemas construídos.

Biografia do Autor

André Luíz Alves, Universidade Federal do Espírito Santo

É Doutor em Ciências Físicas pela Universidade Federal do Espírito Santo, UFES (2011). Possui experiência na área de materiais magnéticos, propriedades magnéticas e caracterização de materiais. Desde 2011 é professor pela UFES coordenando laboratórios de ensino e física experimental. Vem trabalhando em duas linhas de pesquisa: Ensino de Física e Física da Matéria Condensada. Na primeira, desenvolve trabalhos na construção de experimentos e abordagem em sala de aula; na segunda, vem atuando com as seguintes técnicas na caracterização de materiais: Medidas de Magnetização, Espectroscopia Mössbauer, Espectroscopia por Absorção de Raios - X, Difração de raios - X e Microscopia Eletrônica de Varredura.

Yohannes Benincá Motta, Licenciando em Física, Universidade Federal do Espírito Santo

É aluno finalista do curso de Licenciatura em Física da Universidade Federal do Espírito Santo, UFES, Campus São Mateus. Participou de projeto de ensino nesta universidade no qual atuou como bolsista no ano de 2019, desenvolvendo atividades na construção de experimentos relativos ao eletromagnetismo e monitorias em laboratório. Foi monitor de Física Básica no IFES, São Mateus, através de programa de monitoria, uma parceria entre UFES e IFES.

Antônio Carlos Barbosa Zancanella, Instituto Federal do Espírito Santo, Campus São Mateus

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal de Ouro Preto (2014) e Física pela Universidade Federal do Espírito Santo (2019). É mestre em Engenharia Mecânica pelo programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica (POSMEC) da Universidade Federal de Santa Catarina (2016). Possui experiência em ensino na área de Engenharia Mecânica e Física. Atualmente, trabalha como docente no Instituto Federal do Espírito Santo (IFES), coordenando o curso de Engenharia Mecânica desta instituição.

Referências

ALVES, A. L. et al. O ensino de ressonância eletromagnética por um sistema emissor e receptor utilizando o rádio antena de quadro: descrição e análise usando osciloscópio. Física na Escola, v. 17, n. 1, p. 46-52, 2019.

AZEVEDO et al. Gerador Trifásico de Baixo Custo para o Ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 3, e3503, 2017.

BARROSO, M. F.; RUBINI, G.; SILVA, T. Dificuldades na aprendizagem de Física sob a ótica dos resultados do Enem. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 40, n. 4, e4402, 2018.

CARVALHO. G. Máquinas elétricas: teoria e ensaios. 1. ed. São Paulo: Érica LTDA, 2011, 116 p.

COSTA, J. R. Uma proposta problematizadora para o ensino do eletromagnetismo sob uma perspectiva histórico-experimental: o Telégrafo. 2016. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências e Educação Matemática) – Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande.

DIAS, A. C. G.; BARLETTE, V. E.; MARTINS, C. A. G. A opinião de alunos sobre as aulas de eletricidade: uma reflexão sobre fatores intervenientes na aprendizagem. Experiências em Ensino de Ciências, v. 4, n. 1, p.107-117, 2009.

LARA, A. C. Ensino de conceitos básicos de eletricidade através da análise do consumo de energia elétrica na escola. Textos de Apoio ao Professor de Física, Instituto de Física/UFRGS, v. 25, n. 5, 2014.

NIEDERLE, G. D. Turbinas flutuantes: Geradores PMG ou Assíncronos, Acoplamentos e Considerações. Ijuí: Hidroenergia, 2018. Disponível em:

<https://www.hidroenergia.com.br/turbinas-flutuantes-geradores-pmg-ou-assincronos-acoplamentos-e-consideracoes/>. Acesso em: 24 out. 2019.

MAIA, T. A. C. Projeto e construção de um gerador a ímãs permanentes de fluxo axial para turbina eólica de pequena potência. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte.

MELO, M. G.; CAMPOS, J. S.; ALMEIDA, W. S. Dificuldades enfrentadas por professores de ciências para ensinar física no Ensino Fundamental. Revista Brasileira de Ensino de Ciências e Tecnologia, v. 8, n. 4, p. 241-251, 2015.

JONNES, J. Empires of light: Edison, Tesla, Westinghouse, and the Race to Electrify the World. New York: Random House, 2004.

ORIGINLAB. Origin 8.1 Getting Started Booklet. Northampton: OriginLab Corporation, 2009. Disponível em:

<https://www.originlab.com/pdfs/Origin_8.1_Getting_Started_Booklet.pdf>. Acesso em: 19 out. 2019.

RECHE, E. A.; BREIDI, E.; MARTINS, W. K. A. G. Conversor eletromecânico como ferramenta de aprendizado no Curso de Engenharia Elétrica da UFMT: um trabalho de monitoria. In: Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, XLI, 2013, Gramado, RS. Atas...

SADIKU, M. N. O. Fundamentals of eletric circuits. 5. ed. Nova Iorque: Mcgraw Hill, 2013.

NAKASHIMA, K. Valor médio e eficaz. Universidade Federal de Itajubá. Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologias de Informação. Itajubá: UNIFEI/IESTI, 2013. Disponível em: <http://professor.ufabc.edu.br/~jose.azcue/Circuitos%20Eletricos%201/rms.pdf>. Acesso em: 23 out. 2019.

LENZ, A. L. Veículos elétricos: Máquinas elétricas de ímãs permanentes. Disponível em: <http://automoveiseletricos.blogspot.com/2013/12/maquinas-eletricas-de-imas-permanentes_19.html>. Acesso em: 20 out. 2019.

MARKUS, O. Circuitos Elétricos. 9. ed. São Paulo: Érica, 2004. 122 p. v.1.

MOREIRA, M. A. Grandes desafios para o ensino da Física na educação contemporânea. Revista do Professor de Física, v. 1, n. 1, p. 1-13, 2017.

WESCHENFELDER, F. et al. Situação atual e perspectivas da produção de ímãs permanentes e reservas de terras raras: Brasil x Mundo. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração, v. 9, n. 4, p. 30 -315, 2012.

YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física III: Eletromagnetismo. 12. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2009. 204 p. v. 3.

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Publicado

2020-08-12

Como Citar

Alves, A. L., Motta, Y. B., & Zancanella, A. C. B. (2020). Geradores elétricos monofásicos e trifásicos como suporte didático para o ensino de Eletromagnetismo. Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 37(2), 879–908. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p879

Edição

Seção

Atividades experimentais no ensino de Física