Analogical simulation of electrostatic configurations in a resistor lattice

Authors

  • Josebel Maia dos Santos Doctoral student of Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências Universidade Federal da Bahia/Universidade Estadual de Feira de Santana
  • Clebson dos Santos Cruz Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias, Universidade Federal do Oeste da Bahia, Barreiras, BA https://orcid.org/0000-0003-3318-1111
  • Antonio César do Prado Rosa Jr Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias, Universidade Federal do Oeste da Bahia, Barreiras, BA
  • José Carlos Oliveira de Jesus Departamento de Física, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, BA
  • Álvaro Santos Alves Departamento de Física, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, BA

DOI:

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

Abstract

The  study  of  equipotential  surfaces  is  a  common experiment in the undergraduate Physics courses, it acts as an articulating element of the teaching and learning process of  fundamental concepts of classical electromagnetism, such as the electric field and potential. However, its traditional execution method presents some technical difficulties that makes this experimental practice discouraging for the students, disfavoring the meaningful learning of these concepts. In this context, we propose a re-reading of this experiment, in which a resistors lattice is used as an analogical simulation of an electrically homogeneous environment. The experimental results obtained are fully satisfactory with respect to the simulation of basic electrostatic configurations, such as point charges or charged parallel flat conducting surfaces, allowing, even, to explore subjects that are not approached in the traditional experiment, like the configuration of lightning rods.

Author Biographies

Josebel Maia dos Santos, Doctoral student of Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências Universidade Federal da Bahia/Universidade Estadual de Feira de Santana

Doutorando e Mestre em História, Filosofia em Ensino de ciências pelo Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências das Universidade Federal da Bahia e Universidade Estadual de Feira de Santana. Trabalha com História da Física, Argumentação no Ensino de Ciência, Design Research e Gravitação Universal de Newton, entre outros. Professor de Física do Estado da Bahia nos colégios Governador Luiz Viana Filho e Professora Tecla Mello. Grupos colaborativos: Grupo Colaborativo de Pesquisa em Ensino de Ciências (GCPEC), Laboratório de Ciência como Cultura (LACIC); Grupo de Ensino, História e Filosofia da Física da UEFS e Projeto Física no Campus da UEFS (FISCAMPUS).

Clebson dos Santos Cruz, Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias, Universidade Federal do Oeste da Bahia, Barreiras, BA

Graduado em Física pela Universidade Estadual de Feira de Santana, Mestre e Doutor em Física pela Universidade Federal Fluminense (2015-2018). Atualmente é Professor Adjunto da Universidade Federal do Oeste da Bahia. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Teoria da Informação Quântica, Magnetismo Molecular, Efeito Magnetocalórico, Espalhamento de Nêutrons e Síntese e Caracterização de Novos Materiais.

Antonio César do Prado Rosa Jr, Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias, Universidade Federal do Oeste da Bahia, Barreiras, BA

Doutor em Modelagem Computacional e Tecnologia Industrial (2015) pela Federação das Indústrias do Estado da Bahia (FIEB) - (CIMATEC), Mestre em Física (2007) pela Universidade Federal de Pernambuco e Bacharel em Física (2005) pela Universidade Estadual de Feira de Santana. Atualmente é Professor Adjunto no Centro de Ciências Exatas e das Tecnologias da Universidade Federal do Oeste da Bahia. Membro do grupo de pesquisa de Informação Quântica - UFOB (Cnpq), atua nas áreas de Física Estatística e Termodinâmica e Física da Matéria Condensada.

José Carlos Oliveira de Jesus, Departamento de Física, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, BA

Doutor em Educação (2010) pelo Programa de Pós-Graduação em Educação pela Universidade Federal da Bahia, Mestre em Física (1992) pelo Departamento de Física da Universidade Federal de Pernambuco, Bacharel em Física (1988) pela Universidade Federal da Bahia, onde concluiu também a Licenciatura Plena em Física (1989). Atualmente é Professor Assistente no Departamento de Física da Universidade Estadual de Feira de Santana. Atua na área de Ensino de Física e Física da Matéria Condensada.

Álvaro Santos Alves, Departamento de Física, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana, BA

Licenciado e Bacharel em Física pela Universidade Federal da Bahia (UFBA) (1995), mestre em Física da Matéria Condensada pela UFBA (1999) e doutor em Física da Matéria Condensada pela Universidade Federal Fluminense (2011). Atualmente, é professor adjunto do Departamento de Física da Universidade Estadual de Feira de Santana.

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Published

2019-05-13

How to Cite

Maia dos Santos, J., Cruz, C. dos S., do Prado Rosa Jr, A. C., Oliveira de Jesus, J. C., & Santos Alves, Álvaro. (2019). Analogical simulation of electrostatic configurations in a resistor lattice. Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 36(1), 287–301. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n1p287

Issue

Vol. 36 No. 1 (2019)

Section

Atividades experimentais no ensino de Física

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