Experiências de ciências com o multímetro (ART521)

Multímetros analógicos de custo muito baixo, da ordem de R$20,00 ou menos podem ser encontrados até mesmo em supermercados. Esses pequenos instrumentos, apesar de sua aparência de fragilidade e limitação podem, entretanto ser usados numa infinidade de experiências interessantes envolvendo ciências. Professores e alunos do ensino fundamental e médio podem se valer deste instrumento tanto para enriquecer suas aulas de ciências, explorando-o em temas transversais, como também para realizar interessantes trabalhos escolares.

Os multímetros básicos de baixo custo utilizam um galvanômetro de fundo de escala de 1 mA o que lhes confere uma sensibilidade de 1 000 ? por volt.

Essa sensibilidade não é das maiores, já que os instrumentos normalmente empregados pelos profissionais em trabalhos mais sérios como têm sensibilidades na faixa de 5 000 a 100 000 ? por volt e até mesmo mais. No entanto, eles podem ser usados numa grande quantidade de provas, tanto experimentais como de utilidade, conforme veremos neste artigo.

Ao lado do uso normal no trabalho, manutenção ou mesmo comprovação de circuitos e componentes, o que exploramos neste artigo é a aplicação didática e científica desse instrumento.

Este artigo, conforme indicamos na introdução pode servir de base para estudantes e professores do ensino fundamental e médio na realização de experiências e alguns trabalhos interessantes.

O que vamos descrever neste artigo vem bem de encontra às exigências da LDB, que recomenda o ensino de ciências cruzado com o uso da tecnologia que deve aparecer, na prática, como tema transversal.

Sugerimos, portanto, que os professores do ensino fundamental e médio leia atentamente o que vamos analisar, pois pode servir de base para enriquecer seu currículo e até mesmo ajudar na criação de disciplinas eletivas que envolvam tecnologia.

 

O MULTÍMETRO

Todas as experiências que descreveremos podem ser realizadas com um multímetro de 1 000 ? por volt, do tipo mais simples ou então maior, e que tenha pelo menos 1 escala de resistências, 3 escalas de tensões contínuas, 3 escalas de tensões alternadas e uma ou mais escalas de corrente, conforme mostra a figura 1.

 

Um multímetro analógico.
Um multímetro analógico.

 

Será interessante adquirir também duas garras jacaré, que se encaixem nas pontas de prova do multímetro, o que facilitará a utilização do instrumento em muitas das experiências que descreveremos.

Os multímetros de baixo custo consistem numa solução prática bastante interessante para os laboratórios de ciências, física e química das escolas de nível fundamental e médio.

Com a capacidade de substituir os tradicionais voltímetros (voltômetros) e amperímetros (amperômetros) dos antigos laboratórios, com vantagens, eles possibilitam a realização de uma infinidade de experiências que envolvam a medida e detecção de correntes elétricas.

Além disso eles têm a vantagem de permitir a interação de temas tradicionais com tecnologia, podendo ser explorados em temas transversais, como recomenda a LDB.

Medidas de continuidade, detecção de correntes em fontes alternativas, experiências tradicionais como as de indução de Faraday, carga e descarga de capacitores são alguns exemplos de experiências facilmente implementada com esse instrumentos.

As que descrevemos neste artigo são apenas algumas delas.

Na foto um Voltômetro (voltímetro) tradicional de laboratório de física.

 

Um voltômetro convencional.
Um voltômetro convencional.

 

EXPERIÊNCIA 1

CONDUTORES E ISOLANTES

Usando o multímetro na escala de resistência ele funciona como um provador de continuidade.

Com ele podemos verificar quais são os materiais condutores de corrente elétrica e quais são os materiais isolantes.

Espalhando numa mesa materiais, como peças de metal, plástico, madeira, etc. pedimos aos alunos que identifiquem e separem quais são os condutores e isolantes, usando para essa finalidade o multímetro.

 

Material:

1 multímetro comum

Tampinhas de metal, tampinhas de plástico, moedas, lápis preto, clipe para papel, régua, pedaço de fio, tesoura, etc.

 

PROCEDIMENTO

Coloque o multímetro na escala de resistências, conforme mostra a figura 2.

 

Preparando a experiência.
Preparando a experiência.

 

Veja que alguns multímetros possuem a seleção de escala através de uma chave enquanto que, em outros, a seleção é feita encaixando-se as pontas de prova em furos apropriados.

Encoste uma ponta de prova na outra e zere o instrumento atuando sobre o botão zero-adj, de modo que a agulha vá até o final da escala.

Encostando as pontas de prova nos objetos a serem analisados temos duas possibilidades:

a) A agulha do instrumento não se move, ou move-se muito pouco indicando que o material é isolante ou um mau condutor de corrente elétrica.

 

b) A agulha move-se tanto mais quanto melhor condutor for o material analisado. Pode-se ler na escala a resistência apresentada pelo material.

 

Observe que no caso do lápis, encostando nas extremidade mostramos que o grafite é condutor de corrente, conforme mostra a figura 4.

 

Testando a condutividade do grafite.
Testando a condutividade do grafite.

 

 

SUGESTÕES

Deve-se explicar o motivo pelo qual os materiais analisados são condutores ou isolantes.

 

* Dentre os materiais condutores procure verificar quais são os melhores e os piores, com base na indicação da resistência. (bons e maus condutores)

 

EXPERIÊNCIA 2

CONDUTIVIDADE DE SOLUÇÓES

Esta é uma experiência bastante interessante em que demonstramos que a água pura é isolante, e que quando dissolvemos sais, ácidos ou bases ela se torna condutora de corrente elétrica.

Esta experiência pode ser utilizadas em aulas de eletricidade (física), química e até mesmo biologia.

 

MATERIAL

1 multímetro

2 garras jacaré

2 pedaços de fio descascado de 10 cm aproximadamente

1 copo com água destilada ou mesmo água comum (A água comum não é pura, contendo sais minerais e outras impurezas dissolvidas. Apesar de apresentar uma baixa condutividade, ela serve para esta experiência, pois ao de adicionar sal a sua condutividade aumenta tremendamente.)

1 colher de sal comum de cozinha

 

PROCEDIMENTO

Pegue o copo com água; explique que a água pura é um mau condutor de corrente elétrica.

Se você usar água da torneira explique que ela contém uma pequena quantidade de substâncias dissolvidas (sais de cloro, impurezas, etc.) que a torna um leve condutor de corrente.

Coloque o multímetro na escala de resistência e prenda duas pontas de prova nos pedaços de fio, conforme mostra a figura 5.

 

Ao colocar o sal a condutividade aumenta.
Ao colocar o sal a condutividade aumenta.

 

Colocando os pedaços de fio em contacto com a água conforme mostra a mesma figura observamos que, no caso da água destilada, praticamente a agulha do instrumento não se move mostrando que ela é isolante. No caso da água da torneira ela se move muito pouco mostrando uma leve condução.

No entanto, quando jogamos a colher de sal na água, a agulha quase que de imediato se move, indicando a alteração da resistência que diminui de valor.

Isso mostra que a água se torna condutora de corrente elétrica.

Para repetir a experiência é preciso lavar os fios e o copo e colocar novamente água pura no copo.

 

SUGESTÕES

* Repita a experiência usando outras substâncias em lugar do sal tais como ácido sulfúrico bem diluído, vinagre, soda cáustica e solventes orgânicos. Mostre porque os solventes (álcool, benzina, acetona, etc.) não provocam alterações da condutividade da água.

* Explique o fenômeno que ocorre quando os sais, ácidos ou bases são dissolvidos.

 

EXPERIÊNCIA 3

PILHA EXPERIMENTAL

Uma pilha experimental com moedas, pedaços de metal e outros objetos podem ser montada. A eletricidade produzida é medida com o multímetro.

Pode-se associar pilhas em série e mostrar como a tensão se soma, e até mesmo pesquisar novas formas de geração de energia alternativa.

O que faremos ser basicamente usar o multímetro para medir a tensão entre os terminais da pilha experimental. Essa tensão, na faixa de 0,5 a 1,2 volts tipicamente, pode ser comprovada com o multímetro comum.

 

MATERIAL

1 multímetro

Material para pilhas experimentais (ver texto)

2 garras jacaré

 

PROCEDIMENTO

Pilha 1

Uma chapinha de cobre e uma chapinha de zinco dentro de um copo com água e sal, ou ainda água e solução fraca de ácido sulfúrico formam uma pilha, conforme mostra a figura 6.

 

Pilha experimental.
Pilha experimental.

 

Ligando o multímetro na sua saída, na escala mais baixa de tensões, é possível medir valores de tensão entre 0,5 e 1,2 volts tipicamente.

 

Pilha 2

Duas moedas, de metais diferentes, tendo entre elas um pedaço de tecido ou papel poroso (papel toalha) embebido em água e sal, formam uma pilha conforme mostra a figura 7.

Outra forma de criar uma pilha.
Outra forma de criar uma pilha.

 

A tensão poderá ficar entre 0,3 e 1,0 volt para este tipo de pilha, dependendo dos metais das moedas.

Faça experiências com diversas combinações de moedas.

 

Observação: com o tempo a solução "perde a força" devendo ser trocada. É o desgaste natural das pilhas.

 

Quando não usar mais a pilha, jogue fora a solução e lave muito bem as placas de metal ou moedas, para que não sofram corrosão.

 

SUGESTÕES

* Explique o funcionamento das pilhas e de suas associações.

* Experimente diversas combinações de metais explicando também porque que certas combinações resultam em tensões maiores. (Potencial eletroquímico)

 

EXPERIÊNCIA 3

GERADOR EXPERIMENTAL

Usando um pequeno motor de corrente contínua, como os encontrados em brinquedos, mostraremos que esse dispositivo pode funcionar como um dínamo, gerando correntes elétricas.

Girando com os dedos o eixo de um motor, fazemos com que ele gere energia elétrica que se manifesta na forma de uma tensão entre seus terminais.

O multímetro pode ser usado para medir esta tensão.

 

MATERIAL

1 multímetro

2 garras jacaré

1 motorzinho de corrente contínua

 

PROCEDIMENTO

Ligue o multímetro e o motor conforme mostrado na figura 8.

 

Ligando um motor ao multímetro.
Ligando um motor ao multímetro.

 

O multímetro deve ser colocado na escala de tensões contínuas apropriada (escala mais baixa) .

Girando rapidamente, com os dedos, o eixo do motor a agulha do multímetro oscila, indicando a tensão que está sendo gerada.

Se a agulha tender a se movimentar para o lado errado, inverta ou as ligações do motor ou ainda o sentido de rotação do motor.

 

SUGESTÕES:

* Explique o princípio de funcionamento dos dínamos e alternadores.

* Monte uma maquete de gerador eólico ou queda d'água para demonstrar a geração de energia elétrica.

 

EXPERIÊNCIA 4

O LDR

O LDR (Light Dependent Resistor) ou Foto-Resistor é um componente muito interessante: trata-se de um resistor que muda sua resistência com a luz.

Na eletrônica ele é usado como uma espécie de "olho eletrônico" ligando ou desligando circuitos em sua função.

As luzes das ruas são acesas ao anoitecer porque existe um componente deste tipo que controla seu circuito de acendimento. Nos alarmes este tipo de componente detecta quando uma pessoa passa.

LDRs comuns podem ser encontrados em televisores velhos que tenham controles automáticos de luminosidade (ficam no painel) ou podem ser adquiridos a custo bastante baixo nas casas especializadas em componentes eletrônicos.

O que vamos fazer é mostrar com o multímetro, como a resistência do LDR varia com a intensidade de luz que ele recebe.

 

MATERIAL

1 multímetro

2 garras jacaré

1 LDR de qualquer tipo

 

PROCEDIMENTO

Na figura 8 mostramos como a experiência é conduzida.

 

Pesquisa com o LDR.
Pesquisa com o LDR.

 

O multímetro é colocado na escala de resistência e depois de zerado, ligado ao LDR.

Observa-se que, com a própria luz ambiente a resistência indicada já é relativamente baixa, da ordem de uns 1 000 a 3 000 ? (depende da claridade).

Passando a mão diante do LDR, de modo a fazer sombra, observamos que a resistência. (a agulha do multímetro se movimenta).

Usando uma lanterna ou uma vela acesa podemos observar como a resistência do LDR varia com a intensidade da luz.

Aproximando e afastando a fonte de luz, observaremos que a resistência indicada pelo multímetro se altera.

Podemos colocar diversos objetos diante do LDR e pela indicação de resistência avaliar o seu grau de transparência.

 

SUGESTÕES:

* Explicar como o LDR funciona

* Montar um medidor de transparência com base num LDR e uma fonte de luz conhecida (uma lâmpada, por exemplo).

* Comparar o princípio de funcionamento do LDR com outros tipos de sensores de luz.

* Verificar se o LDR é sensível a formas de luz que não podemos ver (infravermelho e ultravioleta).

 

CONCLUSÃO

O que vimos são apenas algumas das centenas de experiências cientificas interessantes e simples que podem ser feitas com o multímetro.

O próprio leitor, com sua imaginação, pode criar outras experiências ou então nos acompanhar pois sempre teremos novidades no assunto.


Pensar
A coisa mais difícil do mundo é dizer pensando o que todos dizem sem pensar. (Le plus difficile Du monde est dire em y pensant CE qui tout Le mond dit sans y penser.)
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