Um grupo de alunos do 3º ano do Ensino Médio foi desafiado a construir um eletroímã com o maior campo magnético possível, usando apenas sucata. O grupo tem acesso a:

• Uma bateria de 9V

• Fios de cobre

• Um prego de ferro grande, um parafuso de ferro e uma chapa de metal de alumínio.

a) Qual das peças de metal o grupo deve usar para obter o eletroímã mais forte? Explique a sua escolha.

b) Como o grupo pode maximizar o campo magnético do eletroímã sem aumentar a corrente elétrica?

c) Se eles usassem uma bateria de 1,5V no lugar da de 9V, como isso afetaria a força do eletroímã?

Rubrica de Avaliação da Atividade

A rubrica a seguir fornece critérios claros para a avaliação das respostas dos alunos, focando na compreensão dos conceitos, na aplicação prática das leis e na clareza da argumentação.

Critérios de AvaliaçãoNão Atende (0-1 Ponto)Parcialmente Atende (2-3 Pontos)Atende (4 Pontos)Supera (5 Pontos)a) Escolha do Material do NúcleoA escolha é incorreta ou a justificativa não menciona a permeabilidade magnética do material.A escolha está correta (o prego), mas a justificativa é incompleta (ex: "é mais forte").Escolhe o prego ou parafuso e explica que o ferro é um material ferromagnético, que concentra as linhas de campo, intensificando o campo magnético total do eletroímã.Escolhe o prego ou parafuso, explica a natureza ferromagnética e o conceito de domínios magnéticos, que se alinham para amplificar o campo.b) Maximização do Campo MagnéticoSugere apenas o uso de mais baterias ou não apresenta uma solução viável.Sugere aumentar o número de espiras, mas não explica a relação ou o porquê.Sugere enrolar mais voltas do fio de cobre (aumentar o número de espiras), explicando que a intensidade do campo magnético é diretamente proporcional ao número de espiras.Sugere o aumento do número de espiras e menciona o conceito de densidade de espiras (n=N/L), explicando que enrolar as espiras de forma mais compacta também contribui para o aumento do campo magnético.c) Relação entre Tensão e ForçaAfirma que a tensão não afeta a força do eletroímã.Afirma que a força diminui, mas não explica a relação com a corrente elétrica.Explica que a bateria de 1,5V fornecerá uma tensão menor, resultando em uma corrente elétrica menor (Lei de Ohm, I=V/R), o que enfraquecerá o campo magnético.Explica a relação completa e detalhada: menor tensão -> menor corrente -> menor campo magnético -> menor força de atração.

I. O campo magnético é medido em Tesla.

II. A corrente elétrica é medida em Tesla.

III. O raio é medido em metros quadrados.

IV. O comprimento é medido em metros.

Segundo a IA.

Analisando as proposições:

• I. O campo magnético é medido em Tesla. - Correta. A unidade de medida do campo magnético (ou indução magnética) no Sistema Internacional (SI) é o Tesla (T).

• II. A corrente elétrica é medida em Tesla. - Incorreta. A corrente elétrica é medida em Ampere (A).

• III. O raio é medido em metros quadrados. - Incorreta. O raio, sendo uma medida de distância, é medido em metros (m). Metros quadrados (m²) é a unidade de área.

• IV. O comprimento é medido em metros. - Correta. O comprimento é uma grandeza fundamental de distância e sua unidade no SI é o metro (m).

Portanto, as proposições corretas são a I e a IV.