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Lanternas e pilhas
Fornecido pelo TryEngineering - www.tryengineering.org
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Foco da lição
A lição enfoca o conceito de fluxo de elétrons, através da demonstração de circuitos
elétricos em uma lanterna, e de como as pilhas funcionam.
Resumo da lição
A atividade Lanternas e pilhas explora como uma lanterna funciona, mostrando o circuito
elétrico e o funcionamento do interruptor deste aparelho comum. Os alunos aprendem
como as pilhas funcionam, como elas fornecem energia ao circuito simples que existe
dentro da lanterna e como o interruptor controla o fluxo de elétrons. Os estudantes
desmontam uma lanterna e fazem um desenho esquemático do circuito da lanterna.
Faixa etária
8-11.
Objetivos

Aprender
Aprender
Aprender
Aprender
como interruptores controlam o fluxo da eletricidade.
como desenhar diagramas elétricos esquemáticos básicos.
como funcionam o circuito elétrico e a pilha dentro de uma lanterna.
sobre trabalho em equipe e como trabalhar em grupo.
Resultados esperados para os alunos
Como resultado desta atividade, os estudantes devem desenvolver uma compreensão de:

Pilhas.
Interruptores.
Circuitos e corrente.
Diagramas elétricos esquemáticos básicos.
Trabalho em equipe.
Atividades da lição
Os alunos aprenderão como funcionam as pilhas e explorarão o sistema de circuito
simples encontrado em uma lanterna padrão. Os tópicos abordados incluem pilhas, fluxo
de elétrons, interruptores e lâmpadas. Os estudantes desmontam uma lanterna e também
documentam suas descobertas, através da criação de esquemas dos circuitos elétricos da
lanterna.
Lanternas e pilhas
Desenvolvido pelo IEEE como parte do TryEngineering
www.tryengineering.org
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Recursos/Materiais
Documentos de recursos do professor (anexos).
Folhas de trabalho do aluno (anexas).
Folhas de recursos do aluno (anexas).
Alinhamento a grades curriculares
Consulte a folha de alinhamento curricular anexa.
Recursos na internet
TryEngineering (www.tryengineering.org).
Museu virtual do IEEE (www.ieee-virtual-museum.org).
Museu virtual do IEEE - pilhas
(www.ieee-virtual-museum.org/collection/tech.php?id=2345793&lid=1).
Padrões da ITEA para a Educação Tecnológica: conteúdo para o estudo de
tecnologia
(www.iteaconnect.org/TAA/Publications/TAA_Publications.html).
Compêndio McREL de Padrões e Marcas de Referência (www.mcrel.org/standardsbenchmarks). Uma compilação dos padrões atuais do currículo K-12 (ensino
fundamental e médio) dos EUA, em formatos pesquisável e navegável.
Padrões Educacionais de Ciência dos EUA (www.nsta.org/standards).
Leituras recomendadas

DK Eyewitness Series: Electricity (ISBN: 0751361321).
Eyewitness Electricity, de Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773).
How Science Works, de Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497).
The Usborne Book of Batteries & Magnets (How to Make Series),
de Paula Borton e Vicky Cave (E D C Publications, ISBN: 074602083X).
Atividade escrita opcional
Escrever um ensaio ou um parágrafo descrevendo como lanternas operadas por
manivela funcionam.
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Lanternas e pilhas
Para professores:
Alinhamento a grades curriculares
Nota: Todos os planos de aula deste conjunto são alinhados ao National Science Education
Standards dos EUA, produzidos pelo National Research Council e endossados pela National
Science Teachers Association, e, se aplicável, ao Standards for Technological Literacy da
International Technology Education Association e ao Principles and Standards for School
Mathematics do National Council of Teachers of Mathematics.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, séries K-4 (idades de
4 a 9 anos)
CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver:
As habilidades necessárias para realizar investigação científica.
Compreensão sobre a investigação científica.
CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver uma
compreensão de:
Luz, calor, eletricidade e magnetismo.
CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia
Compreensão de ciência e tecnologia.
Padrões Educacionais de Ciências dos EUA, 5ª a 8ª séries (idades de
10 a 14 anos)
CONTEÚDO PADRÃO A: ciência como investigação
As habilidades necessárias para realizar investigação científica.
Compreensão sobre a investigação científica.
CONTEÚDO PADRÃO B: ciências físicas
Como resultado das atividades, os estudantes devem desenvolver uma
compreensão de:
Transferência de energia.
CONTEÚDO PADRÃO E: ciência e tecnologia
Compreensão de ciência e tecnologia.
Padrões para a Educação Tecnológica - todas as idades
Projeto
Padrão 8: Os estudantes desenvolverão uma compreensão dos atributos
de projeto.
Padrão 9: Os estudantes desenvolverão uma compreensão do projeto
de engenharia.
Padrão 10: Os estudantes desenvolverão uma compreensão do papel da busca
de erros, pesquisa e desenvolvimento, invenção e inovação e experimentação
na solução de problemas.
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Lanternas e pilhas
Para professores:
Recursos do professor

Propósito da lição
Explorar circuitos simples, demonstrando como pilhas e lanternas funcionam. Os
estudantes desmontam uma lanterna, aprendem sobre o projeto de circuitos e criam
esquemas dos circuitos elétricos da lanterna.

Objetivos da lição
Os alunos aprenderem
uma lanterna.

sobre trabalho em equipe e como trabalhar em grupo.
Materiais
•
•
•

como interruptores controlam o fluxo da eletricidade.
como desenhar diagramas elétricos esquemáticos básicos.
como funcionam o circuito elétrico e a pilha dentro de
Folha de recursos do aluno.
Folha de trabalho do aluno
Um conjunto de materiais para cada grupo de estudantes:
o Lanterna.
o 2 pilhas tipo D (grandes).
o Dois interruptores.
o Papel.
o Lápis.
Procedimento
1. Mostre aos estudantes as diversas folhas de referência do aluno. Elas podem ser
2.
3.
4.
5.
6.
7.
lidas em sala ou fornecidas como material de leitura como lição de casa para a
noite anterior à aula.
Divida os alunos em grupos de 3 a 4 estudantes, fornecendo um conjunto de
materiais por grupo.
Mostre aos alunos uma lanterna em funcionamento e explique como o interruptor
da lanterna controla o fluxo de eletricidade através do circuito da lanterna.
Peça aos alunos que desmontem e remontem a lanterna, de forma que ela
funcione.
Peça aos alunos para desenhar, na folha de trabalho do aluno, um esquema de
circuito elétrico de uma lanterna na posição “ligada”.
Em seguida, os grupos de alunos devem projetar uma lanterna melhorada e
desenhar outro esquema eletrônico para seu novo projeto. (Idéias: novos
materiais, várias lâmpadas, pilhas extras).
Cada grupo de alunos apresentará seu projeto à turma, após
desenhá-lo no papel.
Nota de segurança!
Assegure-se de que os alunos não tentem desmontar uma pilha.

Tempo necessário
De uma a duas sessões de 45 minutos.

Lanternas e pilhas
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Lanternas e pilhas
Recurso do aluno:
O que é um circuito simples?

Circuito simples
Um circuito simples consiste em três elementos básicos, que são necessários para
constituir um circuito elétrico funcional: uma fonte de eletricidade (pilha), uma rota ou
condutor pela qual a eletricidade flui (fio elétrico) e um resistor elétrico (lâmpada), que é
qualquer dispositivo que exija eletricidade para funcionar. A ilustração a seguir mostra um
circuito simples que consiste de uma pilha, dois fios elétricos e uma lâmpada. O fluxo de
eletricidade sai do terminal de potencial mais alto (+) da pilha, passa pela lâmpada
(iluminando-a) e retorna pelo terminal negativo (-), em um fluxo contínuo.

Diagrama esquemático de um circuito simples
A seguir está um diagrama esquemático do circuito simples, mostrando os símbolos
usados em eletrônica para a pilha, o interruptor e a lâmpada.
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Lanternas e pilhas
Recurso do aluno:
Simulando um interruptor
Simulando um interruptor através da desconexão de um fio ou acrescentando
um lápis

Existem várias maneiras como você pode simular um interruptor em um circuito.
Simplesmente remover e recolocar o fio elétrico da lâmpada pode funcionar como um
interruptor. Outro interruptor simples pode ser feito prendendo-se a ponta de um dos fios
a uma ponta de um lápis, usando um elástico. Então, prenda outro elástico à outra ponta
do lápis e, simplesmente colocando e tirando a ponta com o fio elétrico preso de sobre o
fio de conexão, você terá criado um interruptor. Outros tipos de condutores também
podem ser usados no projeto de um interruptor, tais como papel-alumínio, grampos de
cabelo, clipes de papel, prendedores de papel e algumas canetas de metal.
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Lanternas e pilhas
Recurso do aluno:
Conceitos básicos de pilhas

História da pilha
A primeira pilha foi demonstrada em in 1800 pelo Conde
Alessandro Volta. Seus experimentos mostraram que diferentes
metais em contato um com o outro podiam criar eletricidade. Ele
construiu uma pilha (daí o nome) de discos de zinco alternados
com papel mata-borrão embebido em água do mar e prata ou
cobre. Quando fios feitos de dois metais diferentes eram presos
ao disco superior e inferior da pilha, respectivamente, Volta foi
capaz de medir uma tensão e uma corrente. Ele também
descobriu que, quanto mais alta a pilha, maior a tensão. A
corrente é produzida em função da reação química decorrente das
diferentes capacidades de atração de elétrons dos dois metais.
Este dispositivo ficou conhecido como 'pilha voltaica'. Embora
fossem grandes e desajeitadas, as pilhas voltaicas eram a única
fonte prática de eletricidade do início do século 19.

Como as pilhas funcionam
As pilhas foram apenas uma curiosidade de
laboratório durante anos, até que as invenções
do telégrafo e do telefone criaram uma demanda
para energia elétrica confiável. Depois de muitos
anos de experimentação, a pilha de “célula seca”
foi inventada na década de 1860 para uso com o
telégrafo. A célula seca não é completamente
seca, no entanto. Ela contém uma pasta úmida
dentro de um recipiente de zinco. A interação
entre a pasta e o zinco cria uma fonte de
elétrons. Uma haste de carbono é inserida na
pasta e conduz elétrons para fora da pilha, onde
fios ou contatos de metal transportam os elétrons
que fazem o aparelho funcionar. Uma única pilha de célula seca produz cerca de 1,5 volts.

Extensão
Informações adicionais sobre a história das pilhas e baterias podem ser encontradas no
Museu Virtual do IEEE (www.ieee-virtualmuseum.org/collection/tech.php?id=2345793&lid=1).
Lanternas e pilhas
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Lanternas e pilhas
Recurso do aluno:
Conceitos básicos de pilhas

O fluxo dos elétrons
A pasta química e o invólucro de metal (zinco) reagem para criar elétrons livres. O
terminal inferior é chamado de terminal ou pólo “negativo”. O terminal superior é
chamado de terminal ou pólo “positivo”. Quando um circuito conecta os terminais positivo
e negativo, os elétrons livres do terminal negativo fluem em direção ao terminal positivo.
O fluxo de elétrons é chamado de corrente elétrica, mas os engenheiros definem a
corrente como se movendo do terminal positivo para o negativo, o oposto do fluxo real
dos elétrons. Isso ocorre porque a corrente foi definida antes que os cientistas
descobrissem que a carga do elétron é negativa. Os elétrons são as partículas que
conduzem a corrente elétrica. No exemplo da esquerda abaixo, um interruptor conectando
a pilha a uma lâmpada está na posição “desligada” e, assim, a lâmpada está apagada. No
da direita, o interruptor está na posição “ligada”, permitindo que o fluxo de elétrons
ilumine a lâmpada.
Interruptor na posição “desligada”
(Fonte: Museu Virtual do IEEE)

Interruptor na posição “ligada”
(Fonte: Museu Virtual do IEEE)
Extensão
Informações adicionais podem ser encontradas no Museu Virtual do IEEE (www.ieeevirtual-museum.org).
Lanternas e pilhas
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Lanternas e pilhas
Recurso do aluno:
Conceitos básicos de lanternas

História da lanterna
Na década de 1890, o fundador da American Ever-Ready Company, Conrad Hubert,
inventou o lampião de mão elétrico. Hubert adquiriu a patente para a primeira lanterna
Eveready em 1898. As primeiras lanternas de Hubert eram feitas de tubos de fibra e
papel, com uma lâmpada e um refletor de latão. Naquela época as pilhas eram muito
fracas e as lâmpadas ainda estavam sendo desenvolvidas, de forma que as primeiras
lanternas produziam apenas um breve lampejo de luz (em inglês, flash) - o que deu à
invenção seu nome em inglês: flashlight.

Como as lanternas funcionam
Uma lanterna possui sete componentes
principais:
Corpo ou tubo: abriga todos os
demais componentes da lanterna.
Contatos: uma tira ou mola fina de
metal, normalmente feita de cobre
ou latão, que atua como conexão
entre as pilhas, a lâmpada e
o interruptor.
Interruptor: pode ficar na posição
ligada ou desligada.
Refletor: plástico revestido com
uma camada de alumínio reflexiva,
que ajuda a tornar mais brilhante a luz efetiva da lâmpada.
Lâmpada: normalmente bem pequena.
Lente: cobertura plástica transparente à frente da lâmpada para protegê-la,
pois ela pode ser facilmente quebrada.
Pilhas: fornecem energia à lanterna.
Quando o interruptor está na posição “ligada”, ele conecta as duas tiras de contato,
permitindo que os elétrons fluam. As pilhas fornecem energia à lanterna e ficam sobre
uma pequena mola, que é conectada a uma das tiras de contato. Esta tira de contato se
estende ao longo do comprimento do corpo e fica em contato com o interruptor. Outra tira
de contato conecta o interruptor à lâmpada. Por fim, outro contato conecta a lâmpada à
pilha superior, completando o circuito.
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Folha de trabalho do aluno:
Desenhe um diagrama esquemático do projeto de circuito de uma lanterna padrão na
posição “ligada” no quadro abaixo.

Desenhe o diagrama esquemático de sua lanterna melhorada no quadro abaixo.
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