CENTRO UNIVERSITÁRIO CATÓLICA DE SANTA CATARINA Pró-Reitoria Acadêmica Setor de Pesquisa

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1 FORMULÁRIO PARA INSCRIÇÃO DE PROJETO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA. Coordenação/Colegiado ao(s) qual(is) será vinculado: Engenharia Elétrica Curso (s) : Engenharia Elétrica Nome do projeto: PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UMA BOBINA DE TESLA Nome do professor orientador: Francisco Alfaro Nome do professor co-orientador: Nome do coordenador(a) do Curso: Djonny Winzierl Para a Fundação Educacional Regional Jaraguaense FERJ, mantenedora do Centro Universitário - Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul e em Joinville, encaminhamos anexo, Projeto de Iniciação Científica a ser submetido ao Edital nº.../2015 Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica PIBIC, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CNPQ, e declaramos nosso interesse e prioridade conferida ao desenvolvimento do projeto ora proposto, assim como nosso comprometimento de que serão oferecidas as garantias necessárias para sua adequada execução, incluindo o envolvimento de equipe, utilização criteriosa dos recursos previstos e outras condições específicas definidas no formulário anexo. Jaraguá do Sul, 18 de Maio de 2015 Professor orientador Professor coorientador Coordenador do Curso 1

2 2 DESCRIÇÃO DO PROJETO Título do Projeto: PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UMA BOBINA DE TESLA Tipo de Projeto ( 12 meses ) (X) Apresentado pelo professor; Resumo do Projeto A bobina de Tesla é um transformador de alta voltagem que permite a realização de algumas experiências fascinantes relacionadas ao Eletromagnetismo. Para projetá-la alguns conceitos básicos de Física relacionados a circuitos oscilantes RLC devem ser aplicados. Problematizacão Texto limitado em até 200 palavras O eletromagnetismo é uma das áreas do conhecimento que exigem do acadêmico um raciocínio abstrato em maior proporção quando comparado com outros assuntos de Física ministrados nos cursos de Engenharia. Os fenômenos eletromagnéticos são possíveis por causa da natureza atômica da matéria, mais precisamente pela propriedade intrínseca de prótons e elétrons denominada carga elétrica. Por esse fato, fica mais difícil de entender os conceitos do eletromagnetismo, pois não se pode enxergar os elétrons dentro de um material. No entanto, os experimentos relacionados ao eletromagnetismo são tão fascinantes quanto a sua dificuldade de entendimento. Não é possível enxergar o elétron, mas é possível ver os efeitos que eles produzem sob determinadas condições. A problematização desse projeto é: como tornar o ensino de eletromagnetismo mais didático para o acadêmico de engenharia e assim ajuda-lo no processo de aprendizagem? Por que a bobina de Tesla pode auxiliar na solução desse problema? Justificativa Texto limitado a 20 linhas Uma das grandes dificuldades que os alunos de Engenharia enfrentam ao decorrer da disciplina de Física III é a abstração dos conceitos relacionados ao eletromagnetismo. A bobina de Tesla se enquadra nesse contexto como uma possível solução para o entendimento de conceitos como indução eletromagnética, corrente alternada, ressonância, capacitância, rigidez dielétrica do ar, campo eletromagnético, emissão de ondas de rádio, circuitos ressonantes, ionização de gases, entre outros assuntos contidos na ementa da disciplina. Esse aparato pode acender lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de neons a alguns metros de distância conforme a potência do aparelho, além de produzir faíscas brilhantes que proporcionam um efeito fantástico para quem está assistindo ao experimento. A bobina de Tesla pode, portanto, ajudar didaticamente alunos de graduação de Engenharia, estimular futuros estudantes da comunidade a ingressar em um curso de Ciências e Engenharia, e pode também divulgar a ciência e aproximá-la da comunidade em geral. Dentro de um projeto de iniciação científica, a construção de uma bobina de Tesla proporciona ao acadêmico uma grande oportunidade de começar a investigação científica, em termos de pesquisar, projetar e construir. Além de toda fundamentação teórica a ser revisada e consolidada, existe também a vivência em produzir um material científico, o qual necessita de disciplina, organização, análise e 2

3 dedicação, esses valores são importantes para preparar o acadêmico em um possível curso de mestrado. Objetivo Geral: Texto limitado a 20 linhas Atualmente no Centro Universitário Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul existe uma parte construída de uma Bobina de Tesla de um projeto de pesquisa de alguns anos atrás. Portanto, o objetivo geral deste projeto em avaliação é projetar novamente a Bobina de Tesla e construí-la utilizando o material descrito acima que está localizado em um dos laboratório do curso de Engenharia Elétrica. Objetivos Específicos Texto limitado a 05 linhas Pesquisar sobre a Bobina de Tesla original, analisando o seu contexto histórico, a sua importância, o seu funcionamento e suas aplicações. Projetar uma nova Bobina de Tesla com base no aparato que está inacabado e foi descrito no objetivo geral. Elencar os materiais que são necessários para construir a Bobina de Tesla e encaminhar o pedido de compras desses materiais ao setor responsável. Construir e testar a Bobina de Tesla. Propor metodologias e roteiros para auxiliar professores de Física e acadêmicos a manusear o aparato. Metodologia Texto limitado a 15 linhas Para a execução desse projeto, aplicar-se-á primeiramente a pesquisa sobre a Bobina de Tesla (BT) em sites de divulgação científica, artigos de periódicos da Capes e livros de eletromagnetismo, com intuito de compreender o contexto histórico da construção da BT original, a sua importância para época e para os dias atuais, além de seu funcionamento e possíveis aplicações. Finalizada a pesquisa teórica, será necessário projetar a BT considerando o aparato que já existe na instituição. Para o projeto, utilizar-se-á o software TeslaMap disponível em esse recurso servirá para simular e ajudar nas dimensões da BT e na escolha dos materiais necessários para sua construção. Após a finalização da lista de materiais para aquisição e encaminhamento para o setor responsável, aguardar-se-á a chegada dos materiais. Com os materiais em mãos será possível construir o aparato e testá-lo. Essa etapa será realizada nos laboratórios de Engenharia Elétrica da instituição em Jaraguá do Sul com a ajuda do técnico de laboratório. Depois de verificar o funcionamento seguro e eficaz da BT, um roteiro e método de operação do aparelho será produzido para garantir a segurança e a durabilidade do equipamento. Texto limitado em 02 página 3

4 Fundamentação Teórica Nikola Tesla, engenheiro iugoslavo radicado nos Estados Unidos da América, queria gerar e transmitir correntes a grandes distâncias, pois na época, por volta de 1875, existia enormes perdas de energia pelo efeito Joule associado à utilização de corrente contínua nos condutores. Tesla construiu os primeiros alternadores para a produção de eletricidade. Em 1892, Tesla inventou um transformador elevador de alta frequência denominada Bobina de Tesla (BT) (TESLA, 1892). Os efeitos da BT são uma das mais fascinantes experiências da Física ou Engenharia Elétrica, com importantes aplicações científicas e industriais como fornos de indução, geradores de descargas elétricas em gases, detecção de vazamentos em sistemas de vácuo, etc. (CHIQUITO; LANCIOTTI JR, 1999). Segundo CHIQUITO e LANCIOTTI JR. (1999): Apesar de parecer complicada, a compreensão do funcionamento de uma BT não necessita mais que o domínio dos conceitos físicos básicos utilizados no estudo de circuitos oscilantes RLC. A adequação destes conceitos à operação de uma BT pode ser feita diretamente, sendo necessários apenas alguns cuidados devido à forma particular de construção deste dispositivo. Em resumo, a BT consiste de um transformador com núcleo de ar com um capacitor primário com alguns kv de tensão que descarrega sua carga em uma bobina primária, esta bobina é montada próxima à base da bobina secundária, que por sua vez, com mais espiras é centrada sobre a bobina primária, que entra em ressonância com sua própria capacitância e a do terminal do topo da bobina, estas formam a capacitância secundária. A bobina secundária é ligada à terra. Os dois circuitos, primário e secundário são ajustados para ressonar na mesma frequência, entre 50 e 500 khz. (QUEIROZ, 2006) Além da importância científica, vale enfatizar a importância didática no processo de ensino e aprendizagem que a BT pode proporcionar. Esse dispositivo serve de base para inúmeras ilustrações de conceitos, entre eles, pode-se citar o campo eletromagnético, corrente alternada e descarga elétrica (SILVA, 2012). Texto limitado em até 05 páginas 3. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO ETAPA OU FASE DO PROJETO Objetivo Específico Etapa/Fase (O que?) Especificação (Como?) Início Término Pesquisar sobre a Bobina de Tesla original Revisão Bibliográfica Leitura de livros, artigos e textos de sites de divulgação científica. 03/08/ /09/2015 4

5 Objetivo Específico Etapa/Fase (O que?) Especificação (Como?) Início Término Projetar uma nova Bobina de Elencar os materiais que são necessários Construir e testar a Bobina de Tesla. Propor metodologias e roteiros de experimentos. Projeto Simular as dimensões da Bobina no software TeslaMap Aquisição de materiais Analisar os resultados da simulações e listar os materiais necessários e encaminha pedido para o setor responsável. Construção e testes. Roteiros Construir o aparato com o auxílio do técnico de laboratório e dos instrumentos dos laboratórios da instituição. Elaborar roteiros para a execução de alguns experimentos demonstrativos com a Bobina. 26/09/ /11/ /11/ /01/ /01/ /04/ /05/ /07/ REFERÊNCIAS ( Descrever as utilizadas na elaboração do projeto.todas as referências deverão estar citadas no corpo do projeto, conforme normas ABNT) CHIQUITO, A.; LANCIOTTI JR., F. Bobina de Tesla: dos Circuitos Ressonantes LC aos Princípios das Telecomunicações. Rio de Janeiro, RJ: Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 22, QUEIROZ, A. C. M. Bobina de Tesla. Rio de Janeiro, RJ, Disponível em: < Acesso em: 15 mai SILVA, D. S. S. A versatilidade da Bobina de Tesla na prática docente do ensino do eletromagnetismo. Fortaleza, CE: Monografia de Graduação Universidade Estadual do Ceará, Cenro de Ciências e Tecnologia, Curso de Física, TESLA, N. Experiments with alternate currents of high potencial and high frequency. New York: The W. J. Johnston Company, LTD., TESLA, N.; CHILDRESS, D. H. The fantastic inventions of Nikola Tesla. Illinois: Adventures Unlimited Press

6 5. RESUMO DO ORÇAMENTO: OBSERVAÇÕES: INFELIZMENTE É IMPOSSÍVEL PLANEJAR UM ORÇAMENTO DETALHADO DOS MATERIAIS, POIS SERÁ FEITA UMA ANÁLISE DO QUE PODE SER APROVEITADO DO DISPOSITIVO INACABADO QUE EXISTE NA INSTITUIÇÃO. DE MANEIRA GERAL, APÓS ANÁLISE DO QUE PODERÁ SER APROVEITADO, SERÁ FEITO UMA PESQUISA DE PREÇOS E MATERIAIS QUE SE ENQUADRAM NO ORÇAMENTO DE MIL REAIS DO PROJETO. FERJ Elementos de Despesa Quantidade Preço Unitário R$ Participação em eventos 1 Passagens e Despesa de Locomoção. Material de Consumo ( descrever todos os itens ex: Papel A4, disquetes,etc..) Aquisição de Livros * Cópias monocromáticas, fotocópia colorida, fotos aéreas, mapas, plotagens, cópias em metro. Equipamentos e Material Permanente ** Outros ( Descrever conforme padrão) Total do Projeto Diversos materiais e dispositivos elétricos e eletrônicos. Contrapartida (quando houver parcerias) Quantidade Preço Unitário R$ * O valor não poderá exceder a 15 % do valor total solicitado para a execução do projeto. ** O valor solicitado deverá respeitar os critérios dispostos no Edital. Total R$ 1000,00 6-CRONOGRAMA DE DESEMBOLSO (R$) (Especificar o período em que os elementos de despesas serão solicitados) Objetivo Específico Elencar os materiais que são necessários Elementos de despesas Materiais e dispositivos elétricos e eletrônicos. Período de Solicitação Novembro e Dezembro de Deverá estar justificada a despesa na Metodologia do projeto e aprovada pela Coordenação do PROINPES 6

7 CONTRAPARTIDA (quando houver parcerias) Objetivo Específico Elementos de despesas 7