MANUAL DO USUÁRIO
Magnetismo e Eletromagnetismo
Aplicativo em Java para Escolas e Estudantes
Ímãs e Eletroímãs
João Zeigler & Juan Garutti - 3º B
O QUE É MAGNETISMO?
Magnetismo pode ser definido como o estudo de materiais capazes de interagir (repelir ou atrair) com outros materiais, denominados magnéticos, especialmente nas substâncias que contêm ferro e outros metais como o níquel e cobalto, ou pelo movimento de cargas elétricas ou pelo movimento intrínseco de elétrons e da interação entre elétrons. O Magnetismo é importante para diversas tarefas do dia-a-dia, como, por exemplo, poder pagar um carro no cartão de crédito, ou para podermos ir com esse carro até o trabalho e até para armazenarmos informações no computador do serviço. O magnetismo também nos permite assistir à televisão em nossas casas, depois de um cansativo dia no trabalhando. POR QUE DEVO COMPRAR O APLICATIVO?
É importante entender como funciona o Magnetismo que usamos todo dia, mesmo sem percebermos, e o aplicativo em Java de ímãs e eletroímãs desenvolvido pela PhET procura ajudar estudantes e professores a aprenderem e ensinarem sobre esses assuntos de forma clara, objetiva e acessível. O estudo de materiais magnéticos e da aplicação do magnetismo no dia-a-dia, como o uso de bússolas ou a montagem de motores eletromagnéticos, pode sair caro ou ser muito pouco prático para ser feito por um leigo ou mesmo no laboratório da escola. A virtualização do processo pode simplificar as coisas e tornar tudo muito mais fácil e compreensível, com a utilização de esquemas e gráficos que não podem ser vistos na vida real, permitindo ao estudante uma compreensão muito maior sobre como funciona o Magnetismo. POR QUE O APLICATIVO DA PhET É MELHOR QUE OUTROS?
O aplicativo em Java sobre ímãs e eletroímãs fornecido pela PhET tem diversas vantagens sobre outros aplicativos encontrados na internet, que, ainda que sejam sobre o mesmo assunto, têm recuros e usabilidade muito inferiores, sendo muito limitados. Por exemplo, o alicativo em flash encontrado em http://dan-ball.jp/en/javagame/compass/, além de não conter nada sobre eletromagnetismo, utiliza o mouse do usuário como sul magnético de referência para as bússolas, o que diminui drasticamente a utilidade do aplicativo. Além disso, existem também recursos que fogem da realidade, como a possibilidade de mudar a forma como a força magnética é exercida sobre os ímãs, no campo Distance, algo que não é de interesse de estudantes e professores, uma vez que está longe do que acontece com os ímãs na vida real.
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COMO USAR O APLICATIVO – ÍMÃS
Para usar o aplicativo, vá até o site: http://phet.colorado.edu/en/simulation/magnets-and-electromagnets Clique em RUN NOW, para executar imediatamente, ou em DOWNLOAD para salvar o programa no seu computador e executá-lo mais tarde, sem precisar de acesso à internet. Note que as duas ações levam a uma versão de testes do programa, utilizável por sete dias. Para remover este limite, é necessário comprá-lo. Ao iniciar o programa, você verá a seguinte janela:
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Ímã de barra e bússola; Opções e configurações dos ímãs; Alternar entre ímã de barra e eletroímã; Ligar ou desligar animação da bússola, ver quadro-a-quadro;
COMO USAR O APLICATIVO – ÍMÃS (cont.)
Para começar, mova o ímã de barra ou a bússola, que se encontram no centro da tela, e perceba como a bússola se reajusta, sempre em relação ao ímã de barra.
As “mini-bússolas” desenhadas discretamente ao fundo indicam a posição da bússola no local determinado, sendo que a extremidade vermelha da seta da bússola indica sempre para o sul do ímã. Portanto, o lado vermelho da bússola é o norte. Na área BAR MAGNET, é possível alterar as configurações do ímã e do ambiente de trabalho: Strength: define a força do ímã. Aumentando este valor, aumenta-se a força magnética exercida sobre a bússola. Flip Polarity: inverte os pólos norte e sul do ímã de barra. See Inside Magnet: exibe o conteúdo interno do ímã de barra, revelando o que se poderia chamar de “mini-ímãs”, que dão ao ímã de barra o comportamento que conhecemos. Show Field: exibe o campo magnético em volta do ímã. Show Compass: exibe ou oculta a bússola. Show Field Meter: mostra um medidor de campo magnético, capaz de medir o campo magnético em determinadas posições. Show planet Earth: exibe um esquema do planeta Terra, ainda mostrando o ímã de barra. O planeta Terra possui um campo magnético, como se existisse um enorme e fortíssimo ímã dentro dele. No aplicativo em Java sobre ímãs e eletroímãs, também é possível trabalhar com campos magnéticos gerados por correntes elétricas. Para mudar sua área de trabalho, clique na aba ELETROMAGNET, no topo, ao lado da aba BAR MAGNET. Clique no botão PLAY/PAUSE, no lado inferior da tela para desativar a animação da bússola e vê-la com mais calma. 3
COMO USAR O APLICATIVO – ELETROÍMÃS
Para trabalhar com campos magnéticos gerados por correntes elétricas em vez de ímãs de barra, clique na aba ELETROMAGNET.
A área de trabalho muda para um ambiente com um gerador de energia , um fio condutor e, ainda, a bússola.
Note que o painel à direita também mudou, e outras funções estão disponíveis: Current Source: DC/AC: alterna o gerador de energia entre uma pilha (corrente contínua) e um gerador de corrente alternada. Loops: determina o número de voltas da bobina feita do fio condutor. Quanto mais voltas, maior a força magnética existente em volta do fio. Show Electrons: oculta ou exibe a representação dos elétrons passando pelo fio. Reset All: reinicia todas as configurações às configurações padrão.
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COMO USAR O APLICATIVO – ELETROÍMÃS (cont.)
É possível trabalhar tanto com correntes alternadas quanto com correntes contínuas no aplicativo em java PhET. Para escolher seu modo, procure pelo seguinte área no programa:
No modo de corrente contínua, é possível definir a voltagem da pilha, influenciando na direção e no valor da corrente elétrica e, por consequência, do campo magnético.
Os ajustes de corrente alternada permitem alterar a amplitude e a freqüência com que varia a corrente elétrica do circuito.
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PERSONALIZANDO O PROGRAMA
É possível alterar diversas configurações do aplicativo em Java sobre ímãs e eletroímãs para que ele fique melhor adaptado às suas necessidades e preferências. Para começar a editar as configurações, vá em OPTIONS -› BACKGROUND COLOR... para mudar a cor do fundo ou em FIELD CONTROLS... para alterar a representação do campo magnético.
Na janela BACKGROUND COLOR..., é possível mudar a cor do fundo escolhendo uma cor na grade de cores, inserindo uma cor no padrão HSB (Matriz, Saturação e Brilho, em Inglês), ou no padrão RGB (Vermelho, Verde e Azul, em Inglês), através da quantidade de cada uma das cores primárias na cor do fundo, com valores entre 0 e 255. Dica: defina a cor do fundo como branco para que as bússolas da área de trabalho representem melhor ainda o campo magnético do ímã, mais próximo das linhas vetoriais que saem do norte e entram no sul da barra.
Em FIELD CONTROLS..., é possível alterar o tamanho e o espaçamento das bússolas do fundo da área de trabalho, tornando-as, por exemplo, maiores e menos espaçadas, para visualizar melhor o campo magnético.
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