Nesta época do ano muitas escolas realizam Feiras de Ciências, onde grupos de alunos devem apresentar trabalhos práticos de física, química, biologia e outras ciências. Estas feiras são muito importantes para aprimorar a criatividade dos alunos (e professores) além de dar uma visão mais prática da matéria que é estudada durante as aulas. Neste artigo damos algumas sugestões de trabalhos muito simples que podem ser apresentados em feiras por alunos a partir da 8' série e em alguns casos até de séries anteriores.
Nota: artigo de uma Eletrônica Total de 1991, mas atual pela exigência da BNCC de se adotar o ensino de tecnologia e seguindo as recomendações do projeto STEM.
Os trabalhos que sugerimos a seguir envolvem a área da física e eventualmente um pouco da química. A eletricidade, é a base de todos, mas as aplicações não se limitam exclusivamente aqueles que pretendem seguir carreiras ligadas a eletricidade, eletrônica ou semelhantes.
Todos os trabalhos são muito simples e utilizam peças que podem ser conseguidas com facilidade a preços bastante convenientes que certamente pode ser diluído se um grupo de alunos se propuser a sua apresentação.
É claro que, antes dos alunos optarem por um dos trabalhos que sugerimos, devem consultar os professores das áreas correspondentes para que ele diga se o projeto está ou não de acordo com a finalidade da exposição, ou com a matéria que está sendo estudada no momento.
1. FOTOCÉLULAS
Objetivo: demonstrar o funcionamento de fotossensores ou "olhos eletrônicos" que são usadas em alarmes, sensores de objetos, portas de elevadores, controles remotos, etc.
O que vamos montar: montaremos um circuito muito simples com um LDR (tipo de sensor ou fotocélula) que responde aos comandos de luz de uma lanterna ou mesmo da luz ambiente, fazendo acender um indicador (led) ou mesmo movimentando o ponteiro de um instrumento. Daremos duas versões para este trabalho, uma com indicador de baixo custo (led) e uma com indicador por instrumento (microamperímetro).
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama da primeira versão com led indicador.
Os componentes para esta montagem serão soldados numa pequena ponte de terminais, conforme mostra a figura 2.
O LDR pode ser de qualquer tipo como o FR-27 (de baixo custo) ou mesmo aproveitado de velhos televisores que possuam controle automático de brilho. O led é vermelho comum, e P1 é um potenciômetro de ajuste. O resistor é de 1k x 1/8W ou maior, e para alimentação usamos quatro pilhas pequenas, instaladas num suporte apropriado.
Cuidados especiais na montagem
• Observar a posição do transistor e soldá-lo rapidamente para que o calor não o afete.
• Observe a posição ou polaridade do led, pois se for invertido ele não acende.
• O suporte de pilhas tem polaridade certa - o fio vermelho é o polo positivo.
O que você vai fazer:
Ajuste o potenciômetro P1 para que o led apague. O LDR não deverá receber luz direta. Monte-o dentro de um tubinho se o local da demonstração for muito claro.
Usando qualquer fonte de luz como uma lanterna, ou mesmo um fósforo e até apontando o tubinho para um local claro você vai ver que o led acende.
Você explicará então que o LDR é um sensor de luz que muda de resistência que a incidência de luz, fazendo assim com que o transistor possa atuar sobre o led acendendo.
Se em lugar do led fosse usado algum outro dispositivo de controle poderíamos ter diversas aplicações práticas interessantes, como por exemplo: um sistema para abrir uma porta, para acionar um alarme ou ainda para trocar de canal um televisor.
Na prática em lugar da lanterna ou fonte de luz que usamos poderiam ser usadas fontes de luz invisível como o "infravermelho". E o que ocorre com alarmes (para que o ladrão não veja) ou com os controles remotos de TV.
MONTAGEM - VERSÃO 2
Na figura 3 temos o diagrama da versão com instrumento " M1".
A disposição dos componentes na ponte de terminais é mostrada na figura 4.
A técnica de montagem é a mesma da versão anterior, apenas diferenciando pelo fato de que precisamos observar a polaridade do instrumento. Se a agulha tender a movimentar-se "ao contrário" é só inverter as ligações.
O que você vai fazer:
O procedimento é o mesmo da versão anterior com a diferença de que em lugar do led acender, a agulha do instrumento é que vai movimentar-se. Ajuste P2 para que, com luz seu movimento não tenda a ultrapassar o final da escala.
2. ELETRO-IMÃ
Objetivo: demonstrar o princípio de funcionamento dos eletroímãs ou a produção de um campo magnético por meio de uma corrente elétrica (efeito magnético da corrente elétrica).
O que vamos montar: montaremos um pequeno eletroímã alimentado por pilhas e que pode atrair pequenos objetos como preguinhos, alfinetes, giletes, limalha e ferro e outros objetos de metais ferrosos. O eletroímã tem ainda um indicador luminoso (led) que acende quando ele estiver energizado.
MONTAGEM
Na figura 5 temos, o diagrama completo do nosso aparelho.
Na figura 6 temos o aspecto da montagem, observando-se a soldagem dos componentes numa ponte de terminais.
O eletroímã consiste em 200 a 600 voltas de fio esmaltado fino 28 a 32 AWG enroladas num prego ou parafuso de pelo menos 4 cm de comprimento. Duas arruelas de papelão ajudarão a manter as voltas de fio em posição apropriada. Um pouco de cera de vela ou cola ajudará a manter as voltas de fio juntas.
Como o circuito exige uma corrente algo elevada, vamos alimentá-lo com pilhas médias ou grandes. O resistor R2 serve de limitador para a corrente, evitando o desgaste muito rápido das pilhas e até o aquecimento do eletroímã.
Cuidados especiais na montagem
• Observe a polaridade do led
• Observe a polaridade do suporte de pilhas
• Raspe as pontas do fio esmaltado no local em que for soldar na ponte de terminais.
O que você vai fazer:
Fechando o interruptor (S1) o led acende e o eletroímã (X1) deve atrair pequenos objetos de metal (alfinetes, preguinhos, giletes, etc).
(Se isso não ocorrer veja se as pontas dos fios esmaltados do imã estão bem raspadas ou se a solda não está ruim).
Desligando o interruptor, o led apaga e o magnetismo desaparece.
Você explicará que o magnetismo só existe quando a corrente passa pela bobina e que este magnetismo é criado pela passagem da corrente elétrica pela bobina. O campo magnético é concentrado no metal que forma o núcleo da bobina (prego ou parafuso) e passa então a atrair objetos de metais ferrosos.
Você pode demonstrar que metais não ferrosos como o cobre ou o alumínio não são atraídos assim como outros materiais corno o plástico, o papel, etc. Mostre também que o magnetismo desaparece quando a corrente é desligada.
3. INSTALAÇÃO ELÉTRICA DOMICILIAR
Objetivo: demonstrar como funciona uma instalação elétrica doméstica com a ligação de lâmpadas, interruptores e tomadas de força.
O que vamos montar: vamos montar uma mini instalação elétrica onde os pontos de luz são leds e na tomada de força ligaremos um pequeno motor.
Poderemos instalar tudo isso numa casinha de papelão ou madeira dando mais realismo ao projeto. Poderemos ampliar a instalação com mais pontos de luz. O sistema todo será alimentado por pilhas.
MONTAGEM
Na figura 7 temos o diagrama completo de nossa instalação.
As ligações dos componentes, utilizando 3 pontes de terminais para os leds é mostrada na figura 8.
Os leds serão fixados no teto da casinha, e a tomada no local que o leitor julgar mais apropriada
O motor de corrente contínua é de 6V tirado e algum brinquedo de pilhas fora de uso. O fusível é usado para demonstrar como se "protege" uma instalação elétrica.
Usaremos 4 pilhas médias ou grandes para garantir maior durabilidade para o sistema, já que o motor consome mais energia.
O que você vai fazer:
Os leds podem ser instalados com lâmpadas numa casinha em miniatura (maquete) e a tomada também. Você vai explicar como funciona uma instalação elétrica domiciliar onde as lâmpadas são ligadas em série com os interruptores e em paralelo entre si. A tomada é ligada em paralelo com a instalação e o fusível que a protege deve ser ligado em série.
Em lugar do led poderiam ser usadas lâmpadas de 6V com a eliminação dos resistores (R1 a R3) mas as lâmpadas normalmente consomem muito mais energia que os leds, o que causaria um rápido esgotamento das pilhas.
Para um trabalho mais amplo podem ser acrescentados mais leds, e até mesmo mais motores, mas neste caso a alimentação deve ser feita por uma fonte, como as muitas que já descrevemos nesta revista.
Retire o fusível para montar como a corrente fica interrompida em toda a instalação. Se quiser provoque um curto-circuito na tomada para demonstrar como o fusível "queima", mas neste caso você deve ter outros de reserva.
