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Projeto de Ciências
(Gerador elétrico didático - variantes)

Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
leobarretos@uol.com.br
luizferraz.netto@gmail.com

Objetivo
Montar um gerador elétrico é um excelente modo de aprender os princípios básicos dos geradores. Também é um excitante projeto de ciências. Além disso, desenvolve as habilidades manuais. Mãos à obra!

Como um projeto de exibição, você precisa montá-lo, demonstrar sua estrutura e culminar com o acendimento de uma lâmpada, para caracterizá-lo como um gerador elétrico . Como um projeto experimental, você precisa ir mais além; propor perguntas sobre os fatores que podem afetar a taxa de produção de energia elétrica.
Se você for desenvolver como um projeto experimental, a seguir, sugerimos algumas das perguntas a serem feitas:

Perguntas
1- Como a velocidade de giro do ímã afeta a produção de energia elétrica?
2- Como o diâmetro do fio de cobre utilizado afeta tal produção?
3- Como o número de voltas de fio de cobre se relaciona com tal produção de energia elétrica?
4- Como o diâmetro do fio afeta na intensidade de corrente no circuito gerador/lâmpada?
5- Como o material usado na montagem pode afetar a produção da energia elétrica?

Hipóteses em um projeto científico
Dependendo da pergunta que selecionar, você pode predizer uma resposta. É a esta predição que se dá o nome de hipótese. O desenvolvimento e resultado da experimentação é quem decidirá se tal hipótese é verdadeira ou falsa. Essa é a fase crucial do Método Científico --- a experimentação. Nada, absolutamente nada, que não passe por essa fase, pode ser classificado como "científico". O Método Científico é o alicerce da Ciência.

Variáveis dependentes e Independentes
O fator que você está testando, na pergunta selecionada, é sua variável independente. Por exemplo, a velocidade de giro do ímã, diâmetro do fio ou o número de voltas, são amostras de variáveis independentes. A taxa de produção de energia elétrica é a variável dependente.

Material
A seguir, a lista de material que se necessita para construir um gerador elétrico elementar/didático:

1 cilindro de madeira maciça de 2cm de altura e diâmetro da base 2,0 cm, ou, 1 cubo de aresta 2,0 cm;
1 cilindro de madeira maciça de 1 cm de diâmetro e 6 cm de altura;
1 ímã cilíndrico de 5 a 7 cm de comprimento e diâmetro 1 cm;
1 lâmpada de lanterna de 1,5 V (lanterna de 1 pilha), com soquete, ou LED vermelho comum;
1 placas de madeira fina (MDF, 2 mm) de (9 x 9) cm:
4 placas da mesma madeira acima (MDF, 2 mm) de (2 x 9) cm;
12 m de fio de cobre esmaltado #24 a #30 (0,7 a 1,2 mm diâmetro);
folha de lixa fina, cola para madeira, fita crepe, fita isolante.

Montagem
1- Se você já adquiriu as peças de madeira MDF cortadas nas medidas indicadas, o próximo passo é furar o centro das placas quadradas de (9 x 9) cm, com broca de diâmetro ligeiramente maior que 1 cm. Nestes furos devem passar o cilindro de madeira (eixo) de diâmetro 1cm, apenas com ligeira folga.

2- Marque o centro da base da peça cilíndrica de madeira maciça de (2,0 x 2,0) cm e faça um furo longitudinal de diâmetro 1 cm (para passar apertado o eixo de (1 x 6) cm; use cola de madeira para uma boa fixação. O cubo de madeira de aresta 2,0 cm pode substituir o cilindro de madeira. Este eixo de 6 cm que atravessa o centro do cilindro ou do cubo não ficará simétrico; de um lado teremos um eixo longo (onde vamos colocar os dedos para girar o rotor) e do outro um eixo curto.

3- Após secagem da cola do item (2) --- fixação do eixo ---, marque o centro da altura da peça cilíndrica de (2,0 x 2,0) cm (ou do cubo) e faça um furo transversal neste cilindro, do mesmo diâmetro do ímã. Ilustração acima, à esquerda. Obviamente este furo vazará o eixo de madeira que já está colado. Passe o ímã por este furo e fixe-o de modo simétrico para que o rotor fique bem equilibrado.

4- Cole as 4 placas de MDF de (2 x 9) cm ao redor da placa de (9 x 9) cm (serão as laterais da caixa do gerador); use fita crepe na fase de fixação e espere a secagem.

5- Introduza uma extremidade do eixo do gerador (cilindro de 1 cm) no furo da placa de (9 x9) cm e a seguir, na outra extremidade deste eixo, passe a outra placa de (9 x9) cm, fechando a caixa; use cola e fita crepe para o fechamento deste caixa que passa a ser a ´carcaça´ do gerador. Agora você tem uma caixa, com o ímã dentro e que pode girar livremente, girando, com os dedos, o eixo. Antes desse fechamento final, veja se o rotor está balançando muito entre as duas placas de (9x9); se necessário coloque algumas arruelas de fibra ou plástico para o ajuste final.

6- Deixe livre cerca de 20 cm da extremidade do fio de cobre esmaltado e comece a fazer o enrolamento sobre a caixa do gerador, como se ilustra a seguir.

Nota: A supervisão de adulto ou ajuda de profissional é indispensável, quer na fase dos cortes das placas quer na fase dos furos das peças. 

Procedimento
Após efetuado o enrolamento do fio de cobre ao redor da caixa (pode usar fita crepe para manter tudo firme no lugar), raspe as extremidades do fio (use lixa fina) e conecte nos parafusos do soquete da lâmpada (ou aos terminais do LED vermelho). Note que, quanto mais voltas de fio colocar, maior será o brilho da lâmpada. Gire o tarugo (eixo do gerador) e verifique se a lâmpada (ou LED) acende.

Está pronto seu gerador! Agora faça e responda às perguntas acima. É assim que se aprende Ciência!

Variantes
A- Dependendo do tipo (formato) do ímã disponível, devemos adequar o enrolamento de modo que o fluxo de indução seja aproveitado ao máximo. Assim, se o ímã disponível tiver forma de paralelepípedo com polaridades N e S nas faces de maiores áreas, o enrolamento deve ser tal que abranja o máximo possível dessa área. Eis uma ilustração:

B- Dispensando-se a caixinha na qual se efetua o enrolamento induzido e substituindo-a por um cilindro de papelão bem rígido, podemos adotar a seguinte montagem para constatar a geração de energia elétrica do tipo alternada:

O movimento do ímã permanente, para cima e para baixo (necessariamente amortecido devido à lei de Lenz), faz variar o fluxo concatenado com a bobina e, com isto (lei de Faraday) a produção da corrente elétrica alternada no circuito fechado pelo galvanômetro de zero central.

C- Na ausência ou disponibilidade do ímã permanente, podemos substituí-lo por um eletroímã (núcleo de ferro doce sobre o qual se dispõe o enrolamento indutor); eis a ilustração:

Sem dúvida há outras variantes. Escreva-me: leobarretos@uol.com.br .
 


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