Projeto AVATAR - Laboratório Virtual sobre Eletromagnetismo

Abstract

LABORATÓRIO DE ELETROMAGNETISMO

Embora tenham sido construídos outros laboratórios, o único empregado no trabalho foi o de eletromagnetismo (Figura xx), pois representa alguns princípios físicos básicos, através dos quais, poderão ser estudados, posteriormente, os dispositivos dos demais laboratórios, como transformadores, motores e capacitores. O desafio para o sujeito foi ensaiar o experimento e explicar as razões do ímã superior (mesmo descendo livre) não se encostar no ímã inferior (repulsão). Com isso, esperou-se a construção, com base no equilíbrio entre as forças gravitacionais e magnéticas, de coordenações causais e inferenciais envolvendo o sistema de dupla reversibilidade INRC. O equilíbrio de correntes no ramo central é alcançado quando i1 e i2 possuem o mesmo módulo (R1 e R2 com a mesma resistência elétrica), mas sentidos inversos (Bat1 e Bat2 com polaridades antagônicas). O resultado é uma corrente nula (i3 = 0) que apaga a lâmpada do ramo central (lp3), mesmo com ambos interruptores (ch1 e ch2) fechados. Nesse circuito, para qualquer outra situação (a não ser ch1 e ch2 abertos) a lâmpada lp3 ficará acesa (mesmo que minimamente) indicando um desequilíbrio entre i1 e i2, cujo valor será mostrado pelo ponteiro do amperímetro central. O experimento auxiliar foi desenvolvido a partir das análises iniciais das simulações do experimento sobre a Lei de Kirchhoff, nas quais os sujeitos demonstraram dificuldades em identificar e construir relações causais envolvendo aspectos observáveis e não observáveis do circuito. EXPERIMENTO DE OERSTED-AMPÈRE A explicação para o fenômeno encontra-se na premissa do surgimento de uma força magnética perpendicular à velocidade de uma carga de prova puntual , quando imersa em um campo magnético. Como a corrente elétrica é formada por um fluxo de elétrons, estes sofrerão um desvio na trajetória da sua velocidade, caso o condutor esteja sob a ação de um campo magnético. Na Figura os fios 1 e 2 estão próximos e são percorridos por corrente elétrica, com isso o campo magnético criado pela corrente no fio1 irá sensibilizar os elétrons da corrente que passa pelo fio 2 e vice-versa. Dessa forma, as forças magnéticas, ao desviarem a trajetória das cargas em movimento nos fios, provocarão aproximação ou afastamento entre eles, dependendo do sentido do campo magnético criado pela corrente circulante em cada fio (TIPLER; LLEWELLYN, 2014). Tal fato pode ser ensaiado no experimento virtual imersivo 3D apresentado na Figura 20, no qual espera-se desafiar o sujeito a construir o conceito responsável pela aproximação ou afastamento entre os dois condutores paralelos percorridos por corrente elétrica. EXPERIMENTO AUXILIAR DE OERSTED-AMPÈRE A motivação para o desenvolvimento deste experimento auxiliar foi similar ao ocorrido com o experimento auxiliar sobre a Lei de Kirchhoff, ou seja, dificuldades no domínio de conceitos básicos de eletromagnetismo (campo magnético criado pela circulação de corrente elétrica em um condutor) quando das simulações do experimento de Oersted-Ampére.