Contextualização

Leis de Faraday

As leis de Faraday são um conjunto de princípios fundamentais que descrevem como a corrente elétrica é gerada por um campo magnético. Foi o cientista inglês Michael Faraday que, no século XIX, realizou experimentos e publicou suas descobertas que permitiram a compreensão e a utilização da eletricidade da forma que conhecemos hoje. Seus estudos deram origem a duas leis essenciais que levam seu nome, sendo: a primeira lei de Faraday, que trata da indução eletromagnética, e a segunda lei de Faraday, que trata da eletrólise.

A primeira lei de Faraday nos diz que sempre que o fluxo magnético por uma região varia, uma corrente é induzida. Esta variação pode ocorrer por diversos motivos como: a alteração no campo magnético em si; a alteração na área da região; ou a mudança no ângulo entre o vetor campo magnético e a superfície.

Já a segunda lei de Faraday, que trata de eletrólise, fundamenta que a quantidade de substância produzida na eletrólise é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que passa pela solução. Esta lei é fundamental para a produção industrial de diversas substâncias como alumínio, cloro, entre outras.

Importância das leis de Faraday

As leis de Faraday trouxeram um enorme avanço para a ciência e são aplicadas em diversas tecnologias contemporâneas. Desde o carregamento wireless de smartphones até a indução eletromagnética usada no funcionamento de geradores e motores elétricos, passando pela produção industrial de metais por eletrólise. Seja ao ligar um aparelho na tomada, ou ao usar uma bateria recarregável, estamos nos beneficiando das descobertas de Faraday. Estudar as leis de Faraday nos permite entender melhor o mundo ao nosso redor e usar essa compreensão para criar novas tecnologias.

Para se aprofundar no estudo das leis de Faraday, sugerimos os seguintes recursos:

• Khan Academy - Eletrólise
• Brasil Escola - Leis de Faraday
• Manual do Mundo - Como fazer um motor com imã (experimento de eletromagnetismo)
• Livro: Química Geral - Raymond Chang.

Atividade Prática: Faraday em ação!

Objetivo do projeto:

Permitir aos estudantes compreender as Leis de Faraday e sua aplicação, através de uma experiência prática de indução eletromagnética e outra de eletrólise.

Descrição detalhada do projeto:

O projeto se divide em duas partes principais: na primeira, os alunos trabalharão com a primeira lei de Faraday realizando um experimento prático para compreensão da indução eletromagnética. Na segunda parte, eles explorarão a segunda lei de Faraday através de um experimento prático de eletrólise.

Esta atividade é destinada a ser realizada por grupos de 3 a 5 alunos, com duração de aproximadamente duas a quatro horas por aluno, distribuídas durante uma semana.

Materiais necessários:

Primeira parte (indução eletromagnética):

• 1 bobina de fio de cobre esmaltado;
• 1 imã;
• 1 lâmpada LED;
• 1 multímetro (opcional).

Segunda parte (eletrólise):

• 1 fonte de alimentação (pode ser uma pilha);
• 2 hastes de grafite (podem ser obtidas de lápis comuns);
• 1 copo de vidro;
• Água e sal de cozinha.

Passo a passo detalhado:

Primeira parte (indução eletromagnética):

1. Enrole o fio de cobre esmaltado ao redor de um objeto cilíndrico (como uma caneta, por exemplo) diversas vezes para formar uma bobina.
2. Conecte as extremidades do fio na lâmpada LED.
3. Aproxime e afaste o imã da bobina e observe a lâmpada LED. Ela deve acender quando o imã se movimentar em relação à bobina, indicando que uma corrente elétrica foi induzida.
4. Mediante a utilização de um multímetro, os alunos podem aferir a intensidade da corrente e da tensão gerada durante o movimento do imã e discutir a respeito.

Segunda parte (eletrólise):

1. Coloque água no copo de vidro e adicione sal.
2. Conecte uma das extremidades das hastes de grafite na fonte de alimentação (pilha) e coloque a outra extremidade dentro da solução salina.
3. Observe o processo de eletrólise ocorrendo e discuta a respeito.

Entrega do projeto:

Ao final do projeto, os alunos devem escrever um documento no formato de um relatório contendo:

1. Introdução: Nesta seção, o aluno deve contextualizar o tema, sua relevância e aplicação no mundo real bem como o objetivo deste projeto.

2. Desenvolvimento: Aqui, o aluno deve explicar em detalhes a teoria por trás do tema central do projeto (Leis de Faraday), descrever a atividade realizada, a metodologia utilizada e, por fim, apresentar e discutir os resultados obtidos.

3. Conclusão: Nesta seção, o aluno deve retomar os pontos principais, explicitar os aprendizados obtidos no projeto e as conclusões retiradas sobre o experimento.

4. Bibliografia: O aluno deve indicar as fontes que serviram de base para o projeto, como livros, sites da internet, vídeos, etc.

Esta atividade prática deve permitir aos estudantes não apenas compreender as Leis de Faraday, mas também vivenciá-las, encorajando a cooperação, a comunicação eficaz e o gerenciamento de tempo.