Aula de Física na 8ª Série: Fenômenos Elétricos

Aula de física no 8.º ano sobre o tema: «Fenômenos elétricos»
Objetivo da aula:

1. Repetir e consolidar as posições principais e leis do tema «Fenômenos elétricos»

2. Contribuir para o desenvolvimento da atividade cognitiva dos alunos, despertar o interesse pela física

3. Manter o espírito de busca e cooperação, mostrar a importância prática dos conhecimentos deste tema

4. Promover o espírito de ajuda mútua no grupo

5. Ensinar os alunos a avaliar seu próprio trabalho de forma independente e objetiva

Desenvolvimento da aula:
1   Momento organizacional
Pessoal! Em todas as aulas anteriores estudamos o tema «Fenômenos elétricos». E hoje precisamos resumir tudo o que vocês aprenderam, o que vocês já sabem, sobre o que falaremos hoje vocês já têm ideia. Por isso não fiquem ansiosos, apenas concentrem-se e acreditem que vocês já sabem bastante — assim enfrentaremos qualquer problema juntos.

   1ª estação – Teórica
Respondam às perguntas, e não esqueçam de fazer marcações na folha do caderno para cada resposta correta.

1. O que é corrente elétrica?

2. Como se enuncia a lei de Ohm?

3. Qual é a unidade de medida da tensão?

4. Qual é a unidade de medida da resistência?

5. Quais substâncias são chamadas dielétricos?

6. De quais partículas consiste o núcleo de um átomo?

7. Qual aparelho mede a intensidade da corrente?

8. Quais unidades medem a intensidade da corrente?

9. Que dispositivo se destina a medir tensão?

2ª estação – Comparativa
Citem dois tipos de ligação de condutores. Façam uma caracterização comparativa entre essas ligações.

3ª estação – Problemas
Cada aluno recebe um problema individual. Ao resolvê‑lo, devem encontrar seu resultado na tabela e nomear o código — uma letra. Se resolverem corretamente, formarão um provérbio.

  RESPOSTA
Letra‑código
0,22 → Г
500 → Р
220 → О
100 → З
2000 → И
15 → Н
11 → Т
1 → К
30 → Щ
60 → А
800 → Е
127 → У
44 → В

O provérbio formado é: «В грозу зонтик – не защита».

4ª estação – Literária
Expliquem o sentido desse provérbio: “Em trovoada, o guarda‑chuva não é proteção.”
Respondam às perguntas:

Um pouco sobre o para‑raios
Para‑raios (também chamado popularmente “captador de raios”) é um dispositivo instalado em edifícios para proteção contra descargas atmosféricas.
Acredita‑se que o para‑raios foi inventado por Benjamin Franklin em 1752, embora existam indícios de construções com dispositivos semelhantes antes dessa data (por exemplo, a Torre de Nevyansk, kites de papel de Jacques de Romas).
É composto por três partes interligadas:

• receptor de raios — capta a descarga atmosférica; pode ser uma haste metálica, rede condutora ou cabo metálico situado acima da estrutura a proteger

• condutor de descida — conduz a carga do receptor até o sistema de aterramento; geralmente de seção significativa

• aterramento — condutor (ou conjunto de condutores) enterrados em contato com o solo para dissipar a carga elétrica
  Esses elementos são interligados e fixados na estrutura do edifício. Como a probabilidade de um raio atingir um objeto aumenta com a sua altura, o receptor é posicionado no ponto mais alto da construção ou próximo dela.
  Assim, a casa corre perigo, mas o para‑raios desvia a descarga elétrica para o solo.

A propósito
Anualmente ocorrem até 16 milhões de trovoadas na Terra, cerca de 44 mil por dia. Um impacto direto de raio é muito perigoso para a saúde, e há casos fatais. Para edifícios, o perigo está na possibilidade de incêndio ou destruição. Para dispositivos eletrônicos, também é o pulso eletromagnético gerado pelo raio que representa um risco.

L. N. Tolstói. Como um menino contou sobre como uma trovoada o alcançou na floresta.
«De repente ficou escuro, caiu a chuva e ribombou o trovão. Eu me assustei e sentei‑me sob um grande carvalho. Um raio brilhou tão forte que meus olhos doeram e fechei‑os. Sobre minha cabeça algo estalou e ribombou; depois algo bateu em minha cabeça. Caí e permaneci ali até a chuva cessar. Quando acordei, gotas caíam das árvores, os pássaros cantavam e o sol brilhava. O grande carvalho quebrou, e da raiz saía fumaça. Pedaços da árvore jaziam ao redor de mim. Minha roupa estava toda molhada e grudava ao corpo, na cabeça tinha um galo, e sentia um pouco de dor.»
? O que o menino não sabia, tendo sido atingido por um raio?
? Quais são as regras de comportamento durante uma trovoada?
O menino desconhecia que o raio costuma atingir objetos altos e isolados. Para evitar ser atingido por um raio, deve‑se:

• não aproximar‑se de árvores altas, postes ou para‑raios;

• não permanecer em lugares elevados ou abertos;

• evitar margens de rios, riachos e corpos d’água; não nadar durante a trovoada.
  ? O que fazer se alguém for atingido por um raio?
  (Antes da chegada do socorro, aplicar respiração artificial.)

RAIO
O comportamento do raio às vezes é imprevisível. Pode atingir uma pessoa sem tocar sua roupa, pode despir a pessoa sem feri‑la, destruindo apenas a roupa. Às vezes o raio queima apenas a roupa íntima, e a roupa exterior permanece intacta. O que importa não é apenas a altura, mas a estrutura da raiz da planta e a composição do solo. Árvores com raízes profundas e bem desenvolvidas são mais vulneráveis, pois oferecem menor resistência. O raio favorece condutores de melhor qualidade, por exemplo árvores úmidas.
Normalmente, o raio segue caminhos com partículas condutoras. Certa vez, atingiu um tubo baixo próximo a um tubo alto porque o tubo baixo exalava fumaça, que é um bom condutor. O raio pode atingir um avião que exala gases perto de nuvens de tempestade. O impacto depende da condutividade dos solos, sua composição e umidade. Por exemplo, o raio atinge argila com mais frequência que areia, porque a argila tem maior condutividade. Raios também atingem desfiladeiros e ravinas, onde a umidade se acumula.

Tarefa “Nomear o apelido”
Indiquem o cientista cujo sobrenome tem cinco letras:
a) primeira — a primeira letra no nome da fonte de corrente que exige carga prévia;
b) segunda — a segunda do nome da unidade de resistência;
c) terceira — a terceira da palavra que designa o aparelho de medição de corrente;
d) quarta — a quarta letra da unidade de medida da corrente;
e) quinta (última) — a última letra do nome do aparelho que mede tensão.
Resposta: Amper.

Imagine a seguinte situação. Recebemos a mensagem: Atenção! Procurado!
Vocês devem, em uma cidade multiferramenta, encontrar o aparelho procurado e descrever tudo o que sabem sobre ele.
Codinome clandestino: Galvanômetro.
Pode mudar de aparência — ser laboratório, demonstrativo, técnico. Recebeu esse nome pelo sobrenome do físico e matemático francês. Opera em modo série. Em seu “peito” há um símbolo semelhante à primeira letra do alfabeto latino.
Que aparelho é esse? (amperímetro)
Parece com seu parceiro, muda de aparência, é cauteloso, opera em modo individual. Em seu “peito” traz a letra “V” (inicial da palavra “VITÓRIA” em latim — voltímetro)
Momento de descanso.
Alguém perguntou ao grande pensador Sócrates qual era a coisa mais fácil da vida. Ele respondeu que a coisa mais fácil era ensinar aos outros, e a mais difícil era conhecer a si mesmo.
Nas aulas de física falamos sobre o conhecimento da natureza. Hoje, porém, vamos olhar para dentro de nós. Como percebemos o mundo? Como artistas ou como pensadores?
Levantem‑se, estendam os braços para cima, espreguicem.
Entrelacem os dedos das mãos. Observem qual dedo ficou por cima — da mão esquerda ou da direita? Registrem “E” ou “D”.
Crucem os braços sobre o peito (posição “Napoleão”). Qual braço ficou em cima?
Aplaudam. Qual mão ficou em cima?
Vamos aos resultados.
Se o resultado for “EEE”, corresponde ao tipo artístico de personalidade; “DDD” ao tipo pensador.
Que tipo predomina em sua turma? Alguns “artistas”, alguns “pensadores”, mas a maioria são personalidades harmoniosamente desenvolvidas, com pensamento lógico e imagético. Agora podemos prosseguir ao conhecimento do mundo exterior.

«Segurança da pessoa»
Professor: Na vida lidamos com muitos dispositivos elétricos.
Quem trabalha com instalações elétricas deve estar ciente dos riscos da corrente elétrica, cumprir rigorosamente as regras de segurança e saber prestar socorro à vítima.

• Que intensidade de corrente é considerada segura para o ser humano? (cerca de 1 mA)

• Que intensidade causa danos graves? (10 mA)

• Que intensidade é perigosa para a pessoa? (mais de 100 mA)

• Alta tensão é perigosa para a vida.

• Que tensão é considerada segura em local úmido? (até 12 V)

• E em local seco? (até 36 V)

4. Concurso “Encontre o erro!”

Para começar o trabalho, devemos relembrar as regras de segurança.
Ao montar o circuito, lembrem-se: o amperímetro é sempre ligado em série.
E o voltímetro deve ser conectado por dois fios paralelamente aos elementos do circuito.

1. Na mesa: fonte de tensão, voltímetro, lâmpada, reostato, fios de conexão, interruptor. Montar o circuito conforme o esquema, observar como variam as leituras no voltímetro e o brilho da lâmpada ao mover o cursor do reostato. (1 aluno)

2. Na mesa: fonte, voltímetro, amperímetro, reostato, resistência, chave, fios. Montar o circuito conforme esquema, medir a corrente e a tensão na resistência para diferentes posições do reostato (1, 2, 3, 4). Apresentar os resultados em tabela. Construir gráfico e tirar conclusões. (1 aluno)

Avaliação da aula
Segundo o poeta russo do século XIX Iákov Petrovich Polonski:
“O reino da ciência não conhece limites —
Por todo lado sinais de suas vitórias eternas,
Palavra e obra da razão,
Força e luz.”
Essas palavras podem ser aplicadas à maravilhosa ciência da física, que nos deu tantas descobertas e iluminou nossa vida em sentido literal e figurado. E quanto ainda há por conhecer! Que campo de atuação para uma mente inquisitiva, mãos hábeis e natureza curiosa! Então, ativem seu “pensador eterno” e… adiante!

«Estafeta física» (interligar com setas)

História da vida
O notável físico alemão Georg Simon Ohm (1787‑1854), cujo nome batiza a lei da eletrotécnica e a unidade de resistência elétrica, nasceu em 16 de março de 1789 em Erlangen (Baviera). Seu pai era renomado mecânico. O jovem Ohm ajudava o pai na oficina e aprendeu muito com ele. Poderia tornar‑se mecânico como o pai, mas Ohm aspirava ser cientista e atuar nas melhores universidades da Alemanha. Ingressou na universidade de Erlangen e a concluiu em 1813. Seu primeiro trabalho foi professor de física e matemática em escola em Bamberg.
Após alguns anos lecionando, o sonho de Ohm se realizou. Em 1817 tornou‑se professor de matemática no colégio jesuíta em Colônia. Ali passou a pesquisar fenômenos elétricos com a bateria de Volta. Ohm montava circuitos com condutores de diferentes materiais, espessuras e comprimentos (ele próprio fabricava os fios), buscando compreender as leis desses circuitos. Vale lembrar que não existiam instrumentos de medida — ele baseava‑se em efeitos indiretos. As habilidades adquiridas na oficina do pai foram fundamentais, assim como sua persistência: seus experimentos duraram 9 anos.

Relato “Principais causas de eletrocussão”

Exemplo 1. Pessoa sobre piso isolante (como madeira seca) simultaneamente toca dois fios expostos sob tensão. A corrente percorre seu corpo, coração e pulmões entre as mãos. Isso pode causar falência cardíaca e respiratória. Se a tensão entre os fios exceder 36 V (sem interrupção rápida do circuito), a lesão costuma ser fatal.

Exemplo 2. Pessoa sobre piso isolante toca um fio sob tensão e ao mesmo tempo toca um objeto metálico aterrado (por exemplo cano de água). A corrente passa pela mão, atravessa o corpo e vai à terra. O efeito é semelhante ao exemplo 1: acima de 36 V, pode matar.

Exemplo 3. Pessoa em piso condutor (solo úmido, concreto) toca fio exposto em tensão. A corrente irá do ponto de contato ao solo passando por órgãos vitais. Os efeitos são semelhantes aos anteriores. Portanto, jamais se aproxime ou toque fios caídos no chão.

Exemplo 4. Pessoa segura um aparelho elétrico cuja fiação ou bobina interna encosta no corpo metálico do aparelho, e simultaneamente toca um objeto aterrado. A corrente passará pelo corpo em direção à terra.

Resumo:

• É perigoso tocar dois fios expostos simultaneamente.

• É perigoso tocar fio exposto e ao mesmo tempo objeto aterrado.

• Aparelhos defeituosos são perigosos.

• Estar sobre superfície condutora e tocar fio no chão é arriscado.

Relato do aluno “Medidas de precaução ao trabalhar com corrente elétrica”
A melhor prevenção contra acidentes elétricos é seguir as regras de segurança. Nunca negligencie essas regras: qualquer trabalho com montagem ou reparo de instalações elétricas deve ser feito com a tensão desligada.
Independentemente da tensão, as partes vivas devem ser isoladas para evitar contato acidental.

“Ação da corrente elétrica no organismo humano”
Ressalto que o corpo humano é condutor. A corrente elétrica que atravessa os tecidos vivos causa efeitos térmicos, eletrolíticos, mecânicos, biológicos e luminosos.

• Efeito térmico: aquecimento e distúrbios funcionais nos órgãos ao longo do trajeto da corrente.

• Efeito eletrolítico: eletrólise dos fluidos nos tecidos (inclusive sangue), alterando seu equilíbrio físico‑químico.

• Efeito mecânico: ruptura de tecidos, separação, efeito de choque pela evaporação de líquidos. Envolve também contração muscular intensa, podendo causar rupturas.

• Efeito biológico: estimulação e excitação do sistema nervoso.

• Efeito luminoso: danos à visão.

A gravidade da lesão depende da intensidade da corrente, do tipo (contínua ou alternada), do tempo de exposição e do trajeto dentro do corpo. O perigo maior é quando a corrente atravessa o cérebro ou centros que controlam respiração e coração.
Dizem que a corrente elétrica pode provocar parada cardíaca. Curiosamente, corrente entre 0,05 e 0,1 ampère é especialmente perigosa para o ser humano. Correntes muito superiores não provocam morte instantânea, mas podem causar queimaduras intensas. Há relatos de execução em “cadeira elétrica” em que o forte calor queimava o corpo antes de provocar a morte.

Relato “Primeiros socorros em caso de choque elétrico”

Curiosidade: raios na alta atmosfera
Em 1989 descobriu‑se um tipo especial de raio — elves na alta atmosfera. Em 1995 foi descoberto outro tipo chamado jets.
Elves
São enormes, porém fracos flashes em formato de cone, diâmetro ~400 km, originando-se da parte superior da nuvem de trovoada. Podem atingir 100 km de altura, duração ~5 ms (média 3 ms).
Jets
São tubos‑conos azuis, podendo alcançar 40–70 km (limite inferior da ionosfera), com duração maior que a dos elves.