Apresentamos o projeto que descrevemos neste artigo no Evento Cultural do Colégio Mater Amabilis em 2012. Ele também faz parte de nosso livro Projetos eletrônicos educacionais com energia alternativa. Ele tanto pode ser elaborado para demonstrações como para trabalhos do nível fundamental ou médio, nas disciplinas de Tecnologia ou Física.
A ideia básica e agregar a tecnologia e a física a um trabalho que, ao mesmo tempo, seja muito atraente, despertando o gosto e a vocação tanto pelos alunos como também para os visitantes de um eventual stand de demonstração.
Na foto, temos uma vista do evento do Colégio Mater Amabilis (Guarulhos – SP) com o autor, a Professora Ekaterini Karnakis, Professora Maria Helena Carvalhais e os alunos das 8ª e 9ª séries do ensino fundamental.
O projeto
O tema central do trabalho foi “Energia Solar” onde os alunos apresentaram células solares (fotovoltaicas) na geração de energia, alimentando diversos dispositivos como um pequeno rádio, um oscilador e um motor com um móbile que também mostramos neste site (vídeo 219 do Youtube – Ciclista Solar e NOT146). Mas o que se tornou a atração do stand, com muitos visitando-o mais de uma vez.
O “choque solar” como foi anunciado, mostrava como era possível converter luz (energia solar) em eletricidade. Indo além, demonstrava-se que era possível armazenar a eletricidade gerada num dispositivo denominado capacitor.
Ainda, como parte da demonstração, explicava-se que a energia armazenada estava na forma de uma baixa tensão, mas que era possível convertê-la em alta tensão usando um dispositivo denominado transformador.
E, finalmente a energia convertida em alta tensão podia ser usada para dar um “belo” choque (porém inofensivo) e isso era demonstrado na prática.
Convidado a segurar os fios do transformador, descarregava-se o capacitor no seu enrolamento de baixa tensão, produzindo um curto pulso de alta tensão no outro enrolamento e assim dando um choque no visitante.
O choque era curto e não perigoso (é claro, pergunte se o visitante usa marca-passo – se sim, não faça a brincadeira!).
É claro que, uma vez descarregado o capacitor precisava ser carregado novamente. Veja o procedimento adiante.
Material e montagem
Na foto 2 temos o material para o experimento “choque solar”
Utilizamos o seguinte material:
2 ou 4 células solares comuns pequenas ligadas em série
1 capacitor e 1 500 uF a 4 700 uF x 6 V ou mais
1 transformador de 110V (ou 220V -ver nota) x 5 ou 6 V com corrente de 50 mA a 200 mA
2 garras jacaré
Fios
Adicional: uma lâmpada de mesa (abajur) forte se a demonstração for feita em ambiente interno.
Na figura abaixo temos o circuito elaborado para a demonstração. Você pode testar o circuito fazendo com que ele acenda um LED
Você também pode testar o circuito ligando uma pequena fluorescente nos fios que devem dar o choque (devem estar com as pontas descascadas). Ao descarregar o capacitor, a lâmpada pisca.
Procedimento para a demonstração
Monte o arranjo mostrado na segunda foto do artigo e conforme o diagrama.
Ilumine as fotocélulas com o capacitor ligado a elas. Observe a polaridade na conexão. Deixe-o carregando desta forma por pelo menos 2 minutos. (se o choque for muito fraco depois, aumente o tempo de carga)
Se você tiver um multímetro, pode usá-lo no monitoramento da tensão (Veja vídeo do Eltron – (link)
Uma vez carregado desligue as fotocélulas e peça para alguém segurar nos terminais de alta tensão do transformador (primário). Descarregue o capacitor encostando seus terminais nos fios do enrolamento de baixa tensão do transformador.
Deve ocorrer um estalo e a pessoa que estiver segurando nos fios, leva um pequeno choque.
Se não quiser arriscar com o choque, ligue nos fios uma lâmpada neon ou uma pequena fluorescente.
Use esse procedimento para a demonstração.
Se quiser dar choque em um grupo de pessoas, faça-as formar uma roda e as que estão na extremidade seguram os fios, conforme mostra a figura abaixo.
Ao contrário do que se possa pensar, não são as pessoas extremas que tomam o maior choque, mostrando assim uma propriedade importante (demonstrada em lições do curso), que em todos os pontos de um circuito fechado a intensidade da corrente é a mesma.
O trabalho – Temas transversais
Fontes alternativas de energia, fontes não poluentes, energia solar são temas muito importantes para discussão em sala de aula e para motivar trabalhos.
Neste projeto temos justamente o emprego da energia solar que pode servir de base para a elaboração da parte escrita (relatório) e que pode ser feito em diversos níveis.
Para o ensino fundamental:
- Pesquisar o uso da energia solar
- Explicar como funcionam os painéis solares
- Tratar de outras fontes alternativas
Para o ensino médio:
- Analisar o funcionamento dos painéis solares
- Calcular a energia armazenada no capacitor
- Explicar o funcionamento do transformador
- Tratar de fontes alternativas e smart grid e fazendas de energia
Para o ensino superior:
- Analisar o rendimento da fotocélula
- Calcular a energia armazenada no capacitor e o tempo de fornecimento a uma carga de consumo.
- Analisar a possibilidade de uso da energia armazenada em supercapacitores
- Analisar o uso do processo de fornecimento alternativo em smartgrids e fazendas de energia.
