Sound effects from electric arcs: an experimental approach applied to electromagnetism teaching

an experimental approach applied to electromagnetism teaching

Authors

DOI:

https://doi.org/10.34019/2237-9444.2024.v14.42439

Keywords:

Electromagnetism, Tesla coil, Teaching physics, Active methodologies, Formative evaluation

Abstract

The contents studied in electrical engineering, specifically in the subject of electromagnetism, present a high level of abstraction, making learning complex and, sometimes, with low learning performance. In this context, this work proposes the construction and didactic approach of an arc-voltaic machine based on the Tesla coil, which, through sound interactions associated with its frequencies, aims to present theoretical concepts in a practical and playful way, making the most plausible and believable content. Therefore, this study aims to present, from an experimental approach, the theory of electromagnetic induction, the theoretical and practical aspects involved in the elaboration and execution of the described project, in addition to proposing approach and formative evaluation methods that seek the development of autonomy and active and cooperative student participation.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

José Milton Ferreira Júnior, Instituto Federal do Ceará, Departamento de Química e Meio Ambiente, Sobral, Ceará, Brasil.

Graduado em Licenciatura em Química (UECE). Mestre em Química Inorgânica (UFC).
Doutor em Biotecnologia (UFC). Professor da Universidade Estadual do Ceará.
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/5406571853740986

Rafael Maciel da Silva, Centro Universitário Unifanor, Núcleo de engenharias, Fortaleza, Ceará, Brasil.

Graduado em Engenharia Elétrica (UniFanor). Autônomo.
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/0000000000000000

Jéssyca de Freitas Lima Brito, Centro Universitário Unifanor, Núcleo de engenharias, Fortaleza, Ceará, Brasil.

Graduada em Saneamento Ambiental (IFCE). Especialista em Educação Ambiental e
Geografia do Semiárido (IFRN). Mestra em Ciências e tecnologia Ambiental (UEPB). Doutora
em Engenharia Civil (UFC). Professora do Centro Universitário Unifanor.
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/8249136742080666

Bruna Tarciana Cavalcante Bezerra, Universidade Federal do Ceará, Departamento de Engenharia Química, Fortaleza, Ceará, Brasil.

Graduada em Engenharia Química (UFC). Mestra em Engenharia Química (UFC).
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/1565585711646178

Suely Alves Silva, Centro Universitário Unifanor, Núcleo de engenharias, Fortaleza, Ceará, Brasil.

Graduada em Licenciatura em Física (IFCE). Mestra em Engenharia e Ciências dos Materiais
(UFC). Doutora em Engenharia e Ciências dos Materiais (UFC). Professora do Centro
Universitário Unifanor.
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/9565809079928407

References

ALVES, André; MOTTA, Yohannes; ZANCANELLA, Antônio. Geradores elétricos monofásicos e trifásicos como suporte didático para o ensino de eletromagnetismo. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 37, n. 2, p. 879-908, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.5007/2175-7941.2020v37n2p879 . Acesso em: 05 out. 2023.

BARBOSA, Camila; MARINHO, Danillo; CARVALHO, Larisse. Debate como metodologia de ensino para a aprendizagem crítica. Programa de residência pedagógica na Licenciatura em Informática: partilhando possibilidades, v. 1, p. 22-32, 2020. Disponível em: https://doi.org/10.36470/famen.2020.l3c2. Acesso em: 05 out. 2023.

BERGMANN, Jonathan; SAMS, Aaron. Sala de aula invertida: uma metodologia ativa de aprendizagem. Rio de Janeiro: LTC, 2016.

BRAGA, Newton. Utilizando o 555 (ART1386). Instituto Newton C. Braga. Virtuous, 2020. Disponível em: https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/592-o-circuito-integrado-555-art011. Acesso em: 23 jul. 2023.

BRASIL. Parecer CNE/CES nº 1.304 de 04 de dezembro de 2001. Diretrizes Nacionais Curriculares para os Cursos de Física. Diário oficial da União: seção 1, Brasília, DF, p. 25, 2001.

BRASIL. Resolução nº 2 de 24 de abril de 2019. Diretrizes Curriculares Nacionais do Curso de Graduação em Engenharia. Diário oficial da União: seção 1, Brasília, DF, p. 43 e 44, 2019.

CAPUANO, Francisco. Laboratório de eletricidade. 24. ed. São Paulo: Érica, 2014. Disponível em: https://home.ufam.edu.br/iurybessa/Laborat%C3%B3rio%20de%20Eletricidade %20Geral/Capuano%20-%20Laborat%C3%B3rio%20de%20Eletricidade%20e%20Eletr%C3 %B4nica.pdf. Acesso em: 10 set. 2023.

CHIQUITO, Ademilson; LANCIOTTI-JR, Francesco. Bobina de Tesla: dos circuitos ressonantes LC aos princípios das telecomunicações. Revista brasileira de ensino de Física, v. 22, n. 1, p. 69-77, 2000. Disponível em: https://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/v22_69.pdf. Acesso em: 5 out. 2023.

GIL, Antônio Carlos. Métodos e técnicas de pesquisa social. 7. ed. São Paulo: Atlas, 2019.

GONÇALVES, Marcos; FREITAS, André; GONÇALVES, Eder. Modelo de avaliação formativa para a aprendizagem com gamificação: um estudo de caso para o ensino de engenharia. Revista Brasileira de Informática na Educação, v. 29, p. 358-384, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.5753/RBIE.2021.29.0.358. Acesso em: 6 out. 2023.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

HATTIE, John. Visible learning for teachers: maximizing impact on learning. Abingdon: Routledge, 2012.

LABURÚ, Carlos; ARRUDA, Sergio. A Construção de uma bobina de Tesla para o uso em demonstrações na sala de aula. Caderno brasileiro de ensino de Física. v. 21, n. 1. p. 217-226, 2004. Disponível em: https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article /view/10008/14550. Acesso em: 5. out 2023.

LABSIS EDUCACIONAL. Proteus VSM, 2018. Disponível em: https://www.labsis.com.br/index.php/produtos/proteus. Acesso em: 5 out. 2023.

LEAL, Aquilino. Mais uma aplicação para o integrado 555. Revista Monitor de Rádio e Televisão. n. 358, 1978. Disponível em: https://datassette.s3.us-west-004.backblazeb2.com/revistas/mrtv358_fev1978.pdf. Acesso em: 5 out. 2023.

LUCKESI, Carlos. Avaliação da aprendizagem escolar. 8. ed. São Paulo: Cortez, 1998.

MAZUR, Eric. Farewell, Lecture? Science, v. 323, n. 5910, p. 50-51, 2009.

MEDEIROS, Karem et al. A experimentação e a física do cotidiano como instrumento facilitador do processo de ensino aprendizagem. Revista Foco, v. 16, n. 2, p. 1-17, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.54751/revistafoco.v16n2-031. Acesso em: 5 out. 2023.

MEIRELES, Graciane. A experimentação como instrumento de ensino da física: Uma revisão de literatura. Amazonlive Journal, Belém. v. 2, n. 3, p. 1-12, 2020 Disponível em: http://amazonlivejournal.com/wp-content/uploads/2020/09/A-EXPERIMENTA%C3%87%C3%83O-COMO-INSTRUMENTO-DE-ENSINO-DA-F%C3%8DSICA-UMA-REVIS%C3%83O-DE-LITERATURA.pdf. Acesso em: 10 set. 2023.

MORTIMER, Eduardo; SCOTT, Phil. Meaning making in secondary science classroom. Maidenhead: Open University Press/McGraw Hill, 2003.

OLIVEIRA, Lucas. Como organizar um debate formal em sala de aula. Canal do Educador, 2010. Disponível em: https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/como-organizar-conduzir-um-debate-formal-sala-aula.htm. Acesso em: 5 out. 2023.

PEREIRA, Denis; AGUIAR, Oderli. Ensino de física no nível médio: tópicos de física moderna e experimentação. Revista Ponto de Vista. v. 3, p. 65-81, 2002.

REIS, Wendel; MARTINS, Maria. Experimentos em livros didáticos de física: uma análise comparativa de duas edições do PNLD. Imagens da Educação, v. 5, n. 3, p. 16-25, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.4025/imagenseduc.v5i3.26522. Acesso em: 21 set. 2023.

RIBEIRO, Maryluci. O uso da bobina de Tesla como recurso didático. Amazonlive Journal. v. 5, n. 1, p. 1-8, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.5281/zenodo.7893823. Acesso em: 21 set. 2023.

RODRIGUES, Inaiara et al. Uma proposta de sequência didática com o uso de experimentação para a construção de conceitos de eletromagnetismo no ensino médio. Revista Conexões. v. 15, p. 1-9, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.21439/conexoes.v15i0.2123. Acesso em: 5 out. 2023.

SILVA, Iasmim; FELÍCIO, Cinthia; TEODORO, Paulo. Sala de aula invertida e tecnologias digitais: possibilidade didática para o ensino de ciências em uma proposta de metodologia ativa. Revista Ibero-Americana de Estudos em Educação, v. 17, n. 2, p. 1387-1401, 2022. Disponível em: https://doi.org/10.21723/riaee.v17i2.15807. Acesso em: 5 out. 2023.

SIMONE, Gílio. Transformadores: teoria e exercícios. São José dos Campo: Editora Érica, 2013.

STUCHI, Adriano et al. Proposta de bobina de Tesla de baixo custo para utilização em exposições científicas e demonstrações em sala de aula. Revista de Enseñanza de la Física. v. 33, n. 1, p. 145-155, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.55767/2451.6007.v33.n1.33233. Acesso em: 5 out. 2023.

TAO, Pink.-Kee; GUNSTONE, Richard. The process of conceptual change in force and motion during computer-supported physics instruction. Journal of Research in Science Teaching, New York, v. 36, n. 7, p. 859-882, 1999. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1098-2736(199909)36:7%3C859::AID-TEA7%3E3.0.CO;2-J. Acesso em: 5 out. 2023.

TILBURY, Mitch. The ultimate Tesla coil design and construction guide. New York: McGrall-Hill, 2008.

VYGOTSKY, Lev S. A construção do pensamento e da linguagem. São Paulo: Martins Fontes, 2001.

YOUNG, Hugh; FREEMAN, Roger. Física III: Eletromagnetismo. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.

ZHANG, Darning; TSENG, King-Jet. Effect of high permittivity and core dimensions on the permeability measurement for Mn-Zn ferrite cores used in high-frequency transformer. In: IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP ON ELECTRONIC DESIGN, TEST AND APPLICATIONS, 3. Proceedings […]. Kuala Lumpur, Malaysia, 2006. Disponível em: https://doi.org/10.1109/DELTA.2006.40. Acesso em: 25 set. 2023.

Published

2024-05-25

How to Cite

Júnior, J. M. F., Silva, R. M. da ., Brito, J. de F. L., Bezerra, B. T. C., & Silva, S. A. . (2024). Sound effects from electric arcs: an experimental approach applied to electromagnetism teaching: an experimental approach applied to electromagnetism teaching. Pesquisa E Debate Em Educação, 14, 1–19, e42439. https://doi.org/10.34019/2237-9444.2024.v14.42439

Issue

Section

Applied research