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METODOLOGIA HANDS ON NO ENSINO DE FÍSICA: UMA EXPERIÊNCIA COM A
BOBINA DE HELMHOLTZ NO CURSO INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E
TECNOLOGIA
Article · September 2021
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Leonardo Rabelo e Silva
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
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Welyson Ramos
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
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Anais do II CoBICET - Trabalho completo 
Congresso Brasileiro Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia 
Evento online – 30 de agosto a 03 de setembro de 2021 
 
METODOLOGIA HANDS ON NO ENSINO DE FÍSICA: UMA 
EXPERIÊNCIA COM A BOBINA DE HELMHOLTZ NO CURSO 
INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
 
Leonardo R. E. Silva1, Matheus P. S. Cruz1, José C. J. Nascimento1, 
Carine L. Vasconcelos1, Welyson T. S. Ramos2 
 
1Graduando em Ciência e Tecnologia, Instituto de Engenharia, Ciência e Tecnologia, 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Janaúba, MG, Brasil 
(rabelo.silva@ufvjm.edu.br) 
2Professor do Instituto de Engenharia, Ciência e Tecnologia, Universidade Federal dos 
Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Janaúba-MG, Brasil. (welyson.ramos@ufvjm.edu.br) 
 
 
Resumo: Neste trabalho é apresentado uma estratégia de ensino na disciplina de fenômenos 
eletromagnéticos para engajar a turma, por meio da construção e montagem de uma bobina 
de Helmholtz, avaliação de uma banca e apresentação em uma feira de ciência. Foi 
construído um par de bobinas com 80 voltas de fio de cobre esmaltado e utilizada uma fonte 
de computador de 12 volts para alimentação, gerando 11,5 Gauss de campo magnético. A 
atividade aumentou o interesse dos alunos na disciplina. 
 
Palavras-chave: materiais de baixo custo; campo magnético; ensino-aprendizagem; ensino 
de física; ciência e tecnologia 
 
 
INTRODUÇÃO 
Segundo TEIXEIRA (2013), o Brasil apresenta 
aproveitamentos insatisfatórios no ensino de ciência, 
sendo considerado um país com baixa “alfabetização” 
científica. Essa terminologia significa que os alunos 
brasileiros possuem deficiência na escrita, leitura, 
compreensão e elaboração de textos científicos, além 
de dificuldade na análise crítica de resultados. Isso é 
um problema considerado grave, considerando que a 
sociedade atual é cada vez mais tecnológica, de modo 
que essas habilidades e competências são 
imprescindíveis na formação cidadã dos alunos, tendo 
impacto direto no desenvolvimento tecnológico da 
nação. 
Particularmente, o ensino de física no Brasil, tanto a 
nível básico quanto superior, é um dos mais 
problemáticos, quando comparado às outras 
disciplinas. Isso ocorre por diversos fatores, mas os 
principais discutidos na literatura são a falta de 
infraestrutura na escola, incluindo a ausência de 
equipamentos, livros, e formação adequada dos 
docentes que lecionam física (CARMO, 2018; 
WAISELFISZ, 2009); e metodologias de ensino 
pouco atrativa (MELO et al., 2015), como a resolução 
de exercícios repetitivos, tanto numéricos quanto 
conceituais. 
De fato, como afirma Freire (1974), o ensino deve 
estar atrelado a um processo significativo, de modo 
que é necessária a existência de uma relação entre o 
que é ensinado e uma estrutura cognitiva mínima do 
indivíduo, associada àquele conhecimento. Assim, o 
aprendizado ocorre a partir do debate de ideias, sendo 
que nesse processo tanto alunos quanto professores 
compartilham seus conhecimentos, e na verdade 
ambos aprendem. 
Nessa perspectiva, o ensino de física também pode 
explorar situações cotidianas ou situações atrativas 
que estimulem a curiosidade dos alunos. A sociedade 
atual está repleta de problemas que necessitam de 
conhecimentos de física para sua resolução, e 
tecnologias cuja base de concepção e funcionamento 
são fundamentadas em fenômenos físicos. A física 
está presente em diferentes contextos, tais como 
televisão, rádio, celular, computador, máquinas, 
motores, equipamentos médicos, sistemas biológicos 
e químicos, entre outros. A utilização de atividades 
lúdicas e de construção de equipamentos por parte dos 
alunos, muitas vezes chamadas de metodologia hands 
on, vem se mostrando na literatura uma metodologia 
interessante para melhorar a síntese de conteúdos de 
física, permitindo e estimulando a junção de 
atividades teóricas e a práticas (SASSERON,2010). 
Neste trabalho é apresentado uma estratégia de ensino 
implementada na disciplina de fenômenos 
eletromagnéticos, na Universidade Federal dos Vales 
do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), campus 
Janaúba, e o trabalho gerado por um grupo dealunos 
dessa disciplina no projeto e construção de uma 
bobina de Helmholtz, com materiais de baixo custo, 
mailto:ana.cabral@ufvjm.edu.br
 
para o ensino de magnetismo. O texto está estruturado 
para relatar duas etapas do trabalho, a saber: a 
metodologia utilizada na proposição das atividades 
para os discentes, enquanto alunos da disciplina de 
fenômenos eletromagnéticos; e a etapa de 
desenvolvimento da bobina de Helmholtz pelos 
discentes. A segunda etapa está descrita nesse trabalho 
da seguinte maneira: referencial teórico, discutindo os 
conceitos básicos acerca da bobina de Helmholtz; 
materiais e métodos utilizados na construção da 
bobina; resultado e discussão; relato de experiência; e 
conclusão. 
MATERIAL E MÉTODOS 
Este trabalho surgiu a partir da busca por metodologias 
atrativas para o ensino de eletromagnetismo, na 
disciplina de fenômenos eletromagnéticos, na 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e 
Mucuri (UFVJM), Campus Janaúba, no semestre 
2019/2. Foi aplicada uma metodologia popularmente 
conhecida como hands-on, traduzida para o português 
como mão na massa, baseada no projeto e fabricação 
de equipamentos, para a experimentação em física e 
desenvolvimento de conceitos teóricos associados à 
disciplina e a temas de pesquisa. 
Na época do desenvolvimento deste trabalho, a turma 
foi dividida em equipes, com cerca de 5 alunos. A 
cada equipe foi sugerido um trabalho final, 
envolvendo uma temática da disciplina fenômenos 
eletromagnéticos, no qual os discentes deveriam 
projetar e construir um equipamento para 
experimentação em física. Além disso, desenvolver 
um relatório associado ao experimento, explorando os 
aspectos teóricos envolvidos na disciplina e 
apresentando aplicações. O equipamento e material 
produzido seria ao final doado para o laboratório de 
física da universidade. 
No início do semestre foi combinado com os alunos 
que eles seriam avaliados por uma banca externa, 
composta por docentes e técnicos da instituição. Os 
alunos teriam que ao final do semestre organizar na 
sala de aula um ambiente semelhante a uma feira de 
ciência, onde haveria apresentação pública dos 
trabalhos. A avaliação da banca seria nesse ambiente, 
com o intuito de avaliar desenvoltura, postura, 
conhecimento técnico teórico e prático, entre outras 
coisas. 
Naquela oportunidade, o docente da disciplina foi 
convidado para participar de uma Feira de Ciência na 
Escola Joaquim Mauricio de Azevedo, localizada no 
município de Janaúba - MG. Então, foi sugerido aos 
alunos, como “premiação”, que os melhores trabalhos 
e apresentações seriam levados para participar da 
Feira de Ciência, sendo na verdade uma estratégia 
motivacional para a realização das atividades. 
No caso particular deste trabalho, a temática do grupo 
foi o ensino de magnetismo. O grupo decidiu projetar 
e construir uma bobina de Helmholtz, como ilustrado 
na Figura 1. O projeto consiste em um par de bobinas 
circulares de mesmo raio R e mesmo número de 
espira, dispostas “frente a frente” e distantes entre si 
por uma distância equivalente ao raio das bobinas, 
alimentado por um circuito composto por uma fonte 
de corrente contínua e um resistor. 
 
Figura 1. Ilustração de um aparato experimental da 
bobina de Helmholtz, consistindo em um par de 
bobinas e um sistema de alimentação. 
Os alunos decidiram utilizar esse aparato experimental 
para calcular a magnitude do campo magnético 
terrestre, por meio da influência do campo magnético 
gerado pelo par de bobinas sobre uma bússola 
posicionada no centro entre as bobinas. 
REFERENCIAL TEÓRICO 
A bobina de Helmholtz é um equipamento 
desenvolvido e idealizado por Hermann Ludwig 
Ferdinand von Helmholtz (1821–1894), que pode ser 
utilizada com corrente contínua (CC) ou alternada 
(AC). Na configuração mostrada na Figura 1, quando 
a distância de separação entre as bobinas é igual aos 
raios das bobinas, observa-se na região entre as 
bobinas um campo magnético uniforme (ROBERT, 
2003). Por outro lado, para distâncias diferentes de R 
entre as bobinas observa-se um campo magnético não 
uniforme �⃗� , como mostrado na Figura 2. 
 
Figura 2. Ilustração de uma garrafa magnética. �⃗� 
representa a velocidade da partícula, �⃗� o campo 
magnético e 𝐹 a força magnética. 
A operação básica desses sistemas, para a geração de 
campo magnético, e de sua aplicação pode ser 
analisada classicamente a partir das equações de 
Maxwell (GRIFFITHS, 2007), 
 ∇ ∙ �⃗� =
𝜌
𝜀0
, (1) 
 
 ∇ ∙ �⃗� = 0, (2) 
 ∇ × �⃗� = −
𝜕�⃗� 
𝜕𝑡
, (3) 
 ∇ × �⃗� = 𝜇0 (𝑖 + 𝜀0
𝜕�⃗� 
𝜕𝑡
), (4) 
onde 𝛻 representa o operador diferencial, utilizado no 
cálculo, sendo ∙ o produto escalar, que neste caso é 
chamado de divergente, e × o produto vetorial, que 
nessa operação é chamado de rotacional (GRIFFITHS, 
2007). Ainda, �⃗� é o vetor campo elérico, �⃗� o vetor 
indução magnética, 𝜀0 e 𝜇0 são a permissividade 
elétrica e permeabilidade magnética, respectivamente, 
𝜌 a densidade de carga, 𝑖 representa corrente e 𝑡 
tempo. 
Em linhas gerais, as Equações de (1) a (4), mais as 
relações constitutivas, descrevem matematicamente 
como fontes (cargas e correntes) geram os campos 
elétricos e magnéticos (REITZ et al., 1982). Ademais, 
as equações (3) e (4) descrevem também, 
respectivamente, como a variação de um campo 
magnético induz a criação de campo elétrico, e vice-
versa. 
A Equação (4) aponta a corrente como fonte de campo 
magnético na ausência de campos elétricos variáveis. 
O operador rotacional demonstra a natureza do campo 
magnético �⃗� gerado, que gira em torno de uma 
corrente i. De fato, a produção de campo magnético 
pela bobina de Helmholtz usa esse princípio. O 
sistema de alimentação, mostrado na Figura 1, 
funciona como fonte de corrente para as bobinas. O 
campo magnético gira em torno das bobinas. As 
bobinas são ligadas em séries para possuírem a mesma 
corrente elétrica. Além disso, a mesma quantidade de 
voltas garante que a intensidade do campo magnético 
gerada pelas bobinas seja a mesma. Por fim, vale 
ressaltar que geralmente as bobinas são ligadas de 
modo que as correntes (I) tenham o mesmo sentido, 
como mostrado na Figura 2, para que os campos não 
tenham sentido opostos. Porém em algumas situações 
práticas as bobinas são ligadas de modo que as 
correntes estejam opostas. 
A física básica associada a aplicação desse sistema 
está relacionada a interação das cargas elétricas em 
movimento com o campo magnético. Em linhas 
gerais, considerando cargas pontuais, uma carga 
elétrica em movimento está sujeita a uma força 𝐹 𝐵 , 
dada por (JEWETT E SERWAY, 2017) 
 𝐹 𝐵 = 𝑞�⃗� × �⃗� , (5) 
quando passa por uma região que possui campo 
magnético, como mostrado na Figura 2. Na Equação 
(5), q representa a carga elétrica, �⃗� a velocidade e �⃗� o 
campo magnético. Devido ao produto vetorial, note 
que a força magnética é sempre perpendicular à 
velocidade da partícula e a direção do campo 
magnético. 
Uma curiosidade, que surge dessa expressão, é a não 
realização de trabalho pelo campo magnético, ou seja, 
a força expressa na Equação (5) é capaz apenas de 
modificar a direção do vetor velocidade (HALLIDAY 
et al., 2014). Contudo, efeitos físicos interessantes 
podem ser observados quando uma carga elétrica 
adentra uma região com campo magnético. 
No caso de campos magnéticos uniformes, como é o 
caso da bobina de Helmholtz, se a velocidade da 
partícula for perpendicular ao campo, a força 
magnética produz um movimento circular na trajetória 
da partícula em um plano perpendicularao campo 
magnético. Desse fato, deriva-se o conceito de 
frequência de cíclotron, associado a frequência 
angular do movimento, que não depende da 
velocidade da partícula (JEWETT E SERWAY, 
2017). A frequência cíclotron é muito importante, 
utilizada em aceleradores de partículas, habitualmente 
chamados de aceleradores cíclotron (HALLIDAY et 
al., 2014). Por outro lado, no caso da velocidade da 
partícula carregada possuir uma angulação qualquer 
em relação ao campo magnético, sua trajetória será em 
forma de hélice. No caso especial, cujo movimento da 
partícula apresenta componente paralela a um campo 
magnético uniforme, a partícula apresentará trajetória 
helicoidal, semelhante à Figura 2, com órbitas 
circulares em um plano perpendicular ao campo 
magnético (SEARS et al., 2008). 
No caso de campos magnéticos não uniformes, como 
o mostrado na Figura 2, o movimento da partícula é 
mais complicado de descrever. Porém, também há 
várias aplicações associadas a essa configuração de 
campo magnético. Por exemplo, no confinamento de 
plasma, gás que consiste em íons e elétrons, que no 
futuro pode ser útil para o controle da fusão nuclear 
(JEWETT E SERWAY, 2017). Outra aplicação, 
realizada pela própria natureza, é na formação dos 
cinturões de radiação Van Allen (SEARS et al., 2008), 
mostrado na Figura 3. Nesse caso, o campo não 
uniforme da Terra consegue aprisionar partículas 
carregadas vindas do cosmos, principalmente do Sol. 
Em algumas regiões da Terra, mais especificamente 
nos polos, onde os cinturões estão mais próximos da 
superfície terrestre, pode ocorrer colisões entre as 
partículas aprisionadas no campo magnético e átomos 
da atmosfera terrestre, o que possibilita a emissão de 
luz visível (HALLIDAY et al., 2014). A luz 
proveniente dessas emissões dá origem à chamada 
aurora boreal, no hemisfério norte, e a aurora austral 
no hemisfério sul. Outro fato interessante é a distorção 
do campo magnético terrestre por uma quantidade 
muito grande de partículas carregadas aprisionadas 
nos cinturões de Van Allen, permitindo que uma 
aurora possa ser visualizada de outros pontos da 
superfície terrestre (JEWETT E SERWAY, 2017). 
 
 
Figura 3. Ilustração dos cinturões de Van Allen. Em 
azul as linhas de campo magnético. As hélices em 
vermelho representam partículas carregadas presas ao 
campo magnético da Terra. 
Na verdade, a interação do campo magnético com 
partículas carregadas possibilita várias aplicações, 
como o espectrômetro de massa de Bainbridge, 
aceleradores de partículas, equipamentos médicos, 
medidas de susceptibilidade magnética, calibração de 
equipamentos, estudos de desenvolvimento celular 
animal, estudos de desenvolvimentos de fungos, 
estudo de desenvolvimento de bactérias, medidas de 
magneto resistência, entre outros (SEARS et al., 2008; 
JEWETT E SERWAY, 2017; HALLIDAY et al., 
2014). Especificamente, a bobina de Helmholtz é 
muito utilizada em atividades de ensino, 
principalmente em experimentos para determinar o 
campo magnético terrestre e a carga específica de 
elétrons. 
O cálculo do campo magnético B da bobina de 
Helmholtz: Por simplicidade e critérios de simetria, 
geralmente, o campo magnético é calculado no centro 
entre as bobinas. Nesse ponto, não há fontes de 
correntes, portanto a Equação (4) reduz a 
 ∇ × �⃗� = 0, (6) 
Nesse caso, o campo magnético pode ser escrito como 
o gradiente de um potencial escalar V, 
 �⃗� = −∇𝑉. (7) 
Substituindo a Equação (7) na Equação (2), obtém-se 
a equação diferencial de Laplace da magnetostática 
para a bobina de Helmholtz 
 ∇2𝑉 = 0. (8) 
A solução analítica da Equação (8) é dada por 
(MACHADO, 2004) 
 𝑉(𝑟, 𝜃) = ∑ (𝐴𝑛𝑟
𝑛 +
𝐵𝑛
𝑟𝑛+1
)∞𝑛=0 𝑃𝑛(𝑐𝑜𝑠𝜃), (9) 
onde 𝑃𝑛(𝑐𝑜𝑠𝜃) é o polinômio de Legendre, An e Bn 
são constantes e (r, 𝜃) correspondem às coordenadas 
esféricas no ponto de interesse sobre o eixo x da Figura 
1. 
Segundo Robert (2003), após alguns 
desenvolvimentos matemáticos e considerações 
físicas, a expressão para a densidade de fluxo 
magnético, no caso de uma bobina com núcleo de ar é 
dada por 
 𝐵 =
8𝜇0𝑁𝐼
5√5𝑅
 (10) 
Onde R é o raio da bobina, N o número de espiras, I a 
corrente fluindo no sistema. Vale destacar que essa 
configuração permite gerar apenas um campo 
magnético uniforme de baixa intensidade na região 
que separa as bobinas (OLIVEIRA, 2017). 
O cálculo do campo magnético da Terra usando a 
bobina de Helmholtz: Uma bússola é um sistema 
formado basicamente por uma agulha que se comporta 
como ímã, possuindo um momento de dipolo 
magnético, e orientando-se pelo magnetismo terrestre 
(HALLIDAY et al., 2014). Logo, a agulha de uma 
bússola permite determinar a direção e o sentido do 
campo magnético da Terra. 
Usando a bobina de Helmholtz há alguns 
procedimentos para calcular o valor do campo 
magnético terrestre local. Isso porque um campo 
magnético uniforme �⃗� da bobina de Helmholtz exerce 
um torque 𝜏 sobre um dipolo magnético 𝜇 da agulha 
(NUSSENZVEIG, 2015) 
 𝜏 = 𝜇 × �⃗� . (11) 
Nesse caso, o campo da bobina pode deslocar a agulha 
da bússola da posição de equilíbrio. A partir desse 
efeito há pelo menos três possibilidades para se 
calcular o campo magnético terrestre, a saber 
(TOGINHO FILHO e LAURETO, 2009): a partir do 
período de pequenas oscilações angulares da bússola 
em torno da posição de equilíbrio; a partir do campo 
vetorial resultante; e a partir do equilíbrio indiferente, 
fazendo o alinhamento do eixo da bobina de 
Helmholtz paralelamente ao campo magnético 
terrestre, mas com campo em sentido oposto. 
MATERIAL E PROCEDIMENTOS DE 
CONSTRUÇÃO DA BOBINA DE HELMHOLTZ 
Para a montagem das bobinas foram utilizados 52 
metros de fios de cobre esmaltado de 0.5 mm de 
diâmetro. Como molde foi usado um tubo de PVC de 
100 mm de diâmetro. Cada bobina foi enrolada com 
80 voltas. Ambas as bobinas foram enroladas 
manualmente, no mesmo sentido e ligadas em série. 
Para estabilizar a geometria circular durante a 
montagem, foram utilizadas braçadeiras plásticas e 
uma mistura de supercola com bicarbonato de sódio. 
Uma placa de madeira de 50 mm x 120 mm foi fixada 
na base das bobinas para mantê-las posicionadas 
paralelamente a uma distância de 50 mm. O fio de 
cobre utilizado nesse projeto foi doado por um 
empresário da região, sendo os fios reaproveitados de 
motores. 
O sistema de alimentação da bobina de Helmholtz foi 
montado usando uma fonte de computador. Além 
disso foram utilizados 2 (dois) resistores de 100 Ω, 
com 5 W de potência, ligados em paralelo. A 
montagem do sistema foi semelhante à mostrada na 
Figura 1. 
 
Para testes iniciais foi usada uma fonte de tensão 
variável com saída máxima de 12V em corrente 
contínua e multímetro do laboratório de física do curso 
interdisciplinar em ciência e tecnologia da 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e 
Mucuri, UFVJM, campus Janaúba. O multímetro foi 
utilizado para estabelecer as correntes presentes no 
sistema. 
Os alunos tentaram calcular o campo magnético 
terrestre local usando uma bússola, por meio das 
práticas descritas por TOGINHO FILHO e 
LAURETO (2009) e FINAZZO (2010). A intensidade 
do fluxo magnético gerado pela bobina projetada, no 
centro entre as bobinas, foi calculado apenas 
teoricamente usando a expressão da Equação (10). 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Na figura 4 é apresentada a bobina de Helmholtz 
desenvolvida. Com essa configuração foi possível 
observar uma corrente máxima de 800 mA. Nessa 
corrente o valor de campo magnético no centroda 
bobina foi de aproximadamente 11,5 Gauss. Ainda, foi 
verificado um alto aquecimento da bobina. 
 
Figura 4. Bobina de Helmholtz, desenvolvida por 
discentes da UFVJM, Campus Janaúba. 
Com a bússola foi possível verificar um bom 
funcionamento da bobina de Helmholtz montada. 
Porém, muitos desafios se sucederam antes da 
montagem final do equipamento. E a experimentação 
completa para calcular o campo magnético terrestre 
não foi possível. Na realidade, o equipamento só 
entrou em funcionamento correto um dia antes da 
apresentação para a banca avaliadora. De modo que 
não houve tempo hábil para os testes sugeridos 
TOGINHO FILHO e LAURETO (2009) e FINAZZO 
(2010). 
Contudo, apesar das dificuldades encontradas para 
implementar esse aparato experimental, o processo de 
construção envolvendo a revisão de literatura foi 
muito enriquecedor e atrativo. Foi possível observar 
diferentes contextos de aplicação para uma temática e 
a necessidade de conhecimento de diversas disciplinas 
básicas e avançadas do curso interdisciplinar em 
ciência e tecnologia (BC&T). Ficou e evidente para os 
autores que esse tipo de metodologia proporcionou 
melhor engajamento da turma e uma aprendizagem 
significativa, o que aumentou o interesse dos alunos 
do grupo pela disciplina. Além disso, a necessidade de 
um relatório final e a possibilidade de apresentação 
para uma banca avaliadora e em uma feira de ciência 
surtiu efeitos positivos na disciplina, motivando os 
alunos a estudarem a parte teórica com mais afinco. 
Em particular etapa de apresentação foi uma das 
condicionantes mais motivadoras na metodologia, 
segundo alguns alunos, pois os discentes gostariam de 
realizar uma boa apresentação, tanto em termos de 
explicação quanto de experimentação. 
RELATO DE EXPERIÊNCIA 
Nesta seção, nós os autores gostaríamos de relatar, em 
primeira pessoa do singular, um pouco da nossa 
experiência na execução das atividades discutidas 
nesse trabalho, utilizando metodologias ativas de 
construção de equipamento. 
Leonardo R. E. Silva: Sou discente na UFVJM, 
Campus Janaúba, no curso interdisciplinar em Ciência 
e Tecnologia (BC&T). Iniciei o curso no primeiro 
semestre do ano de 2018. No meu 4° período de curso, 
no segundo semestre de 2019, fiz a matrícula para a 
disciplina de fenômenos eletromagnéticos, 
popularmente chamada de física III. A disciplina tinha 
um histórico de reprovação e evasão elevados, isso me 
deixou muito temeroso em relação ao meu 
desempenho na matéria, porém, não foi algo que 
perpetuou, após o professor da disciplina apresentar a 
metodologia de ensino que ele iria utilizar naquele 
semestre. Incialmente achei o estudo dos conteúdos 
ficariam mais interessante com uma elaboração de 
atividades práticas e realmente incluindo os alunos no 
desenvolvimento de projetos úteis para o cotidiano e 
para a aprendizagem. Pessoalmente, após o 
encerramento da disciplina percebi que os projeto 
executado agregou bastante para minhas capacidades 
técnicas como um futuro engenheiro que pretendo ser. 
Durante a execução desse trabalho foi atribuído ao 
meu grupo a construção de uma bobina de Helmholtz. 
A princípio o objetivo inicial era estudar os efeitos de 
um campo magnético e fazer uma aproximação do 
campo magnético terrestre através das bobinas. Para 
viabilizar o projeto foi pensado em construir 
equipamentos de baixo custo isto acabou criando 
situações com pontos fracos e fortes. A grande 
vantagem na minha opinião foi construir o 
equipamento com materiais simples, com coisas que 
teoricamente seria fáceis de encontrar. Contudo, 
conseguir os materiais demandou muito tempo, o que 
consequentemente trouxe atraso para a montagem e 
testes do equipamento. O projeto culminou em uma 
apresentação feita em uma feira de ciências escolar, 
durante a exibição os próprios alunos puderam 
manusear a bobina e esclarecer os conceitos do campo 
magnético para os alunos e visitantes da feira. O 
encerramento do projeto se deu com a apresentação do 
relatório final do projeto apresentando uma revisão 
 
teórica sobre o funcionamento e aplicações da bobina 
de Helmholtz. 
Matheus P. S. Cruz: Sou, discente do curso 
interdisciplinar em ciência e tecnologia. Eu ingressei 
na UFVJM no ano de 2018. No semestre 2019/2 eu me 
matriculei na unidade curricular de fenômenos 
eletromagnéticos, matéria temida por sua forte relação 
com o cálculo. No princípio tive receio pelo que era 
contado pelos veteranos do curso, mas, no decorrer do 
semestre aquele medo todo foi se perdendo quando o 
professor foi trabalhando o conteúdo da unidade 
curricular voltada aos conceitos físicos aplicados, 
conseguindo, na minha percepção, fazer a turma ficar 
a tenta aos conceitos de física III no nosso cotidiano e 
também em outra disciplina do BC&T. Ao 
desenvolver o projeto e construção de protótipos 
relacionados aos temas trabalhados em sala de aula, 
tive uma absorção ainda maior do conteúdo. Isso 
ocorreu devido ao fato da necessidade de pesquisar em 
outras fontes além do livro texto, tais como artigos, 
livros diversos, vídeos e aulas online, para conseguir 
construir e reproduzir a bobina de Helmholtz. Após 
meses de pesquisa eu e meu grupo, conseguimos 
construir, calcular e reproduzir a bobina. Ao final do 
desenvolvimento desse projeto participamos de uma 
feira de ciências, onde podemos perceber a facilidade 
em passar os conceitos físicos para às pessoas, sob 
uma ótica diferente, aplicada. A experiência com a 
feira de ciência foi gratificante e satisfatória, pois 
percebemos que a linguagem utilizada facilitou a 
assimilação dos conceitos físicos que queríamos 
apresentar pelo público da feira. 
Carine L. Vasconcelos: Sou discente da UFVJM, 
campus Janaúba/ MG. Ingressei na faculdade no ano 
de 2018 no curso Interdisciplinar Bacharelado Ciência 
e Tecnologia. Iniciei as matérias de física no segundo 
semestre com física I e terceiro semestre em física II. 
No quarto semestre me matriculei em Fenômenos 
Eletromagnéticos, física III lecionada pelo professor 
Dr. Welyson Ramos. No início tive muita dificuldade 
em me adaptar, pois a parte teórica da disciplina 
envolvia muito cálculo diferencial e integral. No 
entanto, foram executados métodos explicativos junto 
a atividades práticas que facilitaram o meu 
aprendizado. Dentre estas atividades, foi proposto ao 
meu grupo a construção da bobina de Helmholtz e o 
desenvolvimento de um processo experimental para 
medir o campo magnético terrestre local. A ideia 
inicial era projetar e montar um protótipo com 
materiais de baixo custo e reutilizáveis. Tivemos 
muitas dificuldades no trajeto, principalmente para 
conseguir os equipamentos, e na pesquisa 
bibliográfica sobre a temática. Persistimos nas 
pesquisas e a montagem do projeto foi desenvolvido 
acompanhado de uma longa apresentação do tema. Por 
fim, o projeto foi apresentado na feira de ciência da 
cidade, onde discutimos e expomos o nosso 
conhecimento diante do tema inserido na bobina. 
Welyson T. S. Ramos: Vou descrever minha 
experiência sob a ótica de professor da disciplina e 
orientador das atividades. Primeiro, é preciso 
mencionar que os alunos não conseguiram concluir 
toda a atividade, dentro do prazo da disciplina. Esse 
trabalho visa refletir a realidade da implementação de 
atividades práticas, quando não há recursos 
disponíveis, sendo por isso, que não foi apresentado os 
cálculos do campo magnético terrestre local. 
Entretanto isso foi feito posteriormente pelos alunos. 
No meu ponto de vista a ausência de alguns resultados 
não tiraram o brilho do projeto da equipe. Na verdade, 
o resultado obtido por eles foi muito além do esperado 
por mim, pois os alunos não se contentaram em 
reproduzir artigos e sim, desenvolveram seu próprio 
protótipo, considerando os recursos materiais que 
conseguiram. Ao final do semestre, os alunos estavam 
preocupadosse iriam conseguir apresentar seus 
trabalhos. Inclusive, a banca não esperava a qualidade 
técnica dos equipamentos montados e da explicação 
dada por eles. Como ponto negativo, posso ressaltar a 
falta de recursos financeiros e materiais para o 
desenvolvimento desse tipo de projeto. Contar com 
doações pode efetivamente inviabilizar a realização 
das atividades. Porém, há muitos pontos positivos que 
posso destacar que: no desenvolvimento dessa 
atividade, os alunos me procuraram muito mais no 
horários de dúvidas, que habitualmente para resolver 
exercícios; percebi ainda que essa atividade motivou a 
busca de conhecimentos em várias fontes de 
conhecimento, e ajudou e melhorar a escrita científica; 
o projeto estimulou a melhoria na capacidade de 
comunicação científica e a importância da divulgação 
cientifica, por meio das apresentações para a banca 
avaliadora e na feira de ciência; percebi que os alunos 
no início do semestre tinham muito preconceito acerca 
da física (em geral, não só fenômenos 
eletromagnéticos), e ao final da disciplina muitos 
alunos apresentaram maior interesse em desenvolver 
atividades na área da física - por exemplo, no caso 
desse trabalho, dois discentes se interessaram em 
desenvolver o trabalho de conclusão de curso (TCC) 
na temática, um voltado para o ensino de física, e outro 
para a pesquisa da influência de campos magnéticos 
no desenvolvimento de fungos filamentosos. 
CONCLUSÃO 
Neste trabalho foi apresentado um relato de 
experiência e uma estratégia de ensino utilizada na 
disciplina de fenômenos magnéticos para engajar a 
turma. Os alunos foram motivados a projetar e 
construir uma bobina de Helmholtz e submeter seu 
trabalho à avaliação de uma banca e apresentar em 
uma feira de ciência. Foi construído um par de bobinas 
com 80 voltas de fio de cobre esmaltado e utilizada 
uma fonte de computador de 12 volts para 
alimentação, gerando 11,5 Gauss de campo magnético 
no centro entre as bobinas, calculado teoricamente. A 
atividade prática aumentou o interesse dos alunos na 
disciplina e incentivou a melhoria na comunicação e 
 
divulgação científica, além de estreitar a relação 
professor-aluno, aumentando o engajamento na 
disciplina. 
AGRADECIMENTOS 
Este trabalho foi realizado com o apoio de 
comerciantes da cidade de Janaúba 
REFERÊNCIAS 
CARMO A. J. Evasão universitária: repercussões na 
trajetória e no projeto de vida dos jovens. 2018. 
FINAZZO, S. I.; TAMBORILO, A. L.; SUAIDE, A. 
A. P. Ressonância não linear de uma bússola em 
campos magnéticos. Revista Brasileira de 
Ensino de Física, v. 32, 2010. 
FREIRE, Paulo. Pedagogia do oprimido. São Paulo: 
Paz e Terra, 1974. 
GRIFFITHS D. J. Eletrodinâmica, 3a Edição, Pearson 
Edition, São Paulo, 2011. 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. S. 
Fundamentos de Física. 9. v. 3. ed., Rio de Janeiro: 
LTC, 2014. 
JEWETT J. W. JR, SERWAY R. A., Fisica para 
cientistas e engenheiros, vol 3, eletricidade e 
magnetismo, Cengage, São Paulo, 2017. 
MACHADO, Kleber Daum, Teoria do 
Eletromagnetismo Volume I, Ed. UEPG, Ponta 
Grossa, 2004. 
MELO M. G. A., Campos J. S., e Almeida W. S. 
Dificuldades enfrentadas por professores de 
ciências para ensinar física no ensino fundamental. 
Revista Brasileira de Ensino de Ciência e 
Tecnologia, 8(4), 2015 
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física 
básica, v. 3 eletromagnetismo. 3. São Paulo 
Blucher 2015. 
OLIVEIRA, Victor Ferreira Antunes de. Construção 
de um sistema de atuação magnética por campos 
em baixa frequência baseado na topologia de 
bobinas de Helmholtz. 2017. 
REITZ, John R., Milford, Frederick J., CHRISTY, 
Robert W.,. Fundamentos da teoria 
eletromagnética, 3. Ed. Livro, Rio de Janeiro, 1982 
ROBERT, Renê. Bobina de Helmholtz. Revista 
Brasileira de Ensino de Física, v. 25, p. 40-44, 
2003. 
SASSERON, Lúcia Helena. Alfabetização científica e 
documentos oficiais brasileiros: um diálogo na 
estruturação do ensino da Física. CARVALHO, 
AMP et al. Ensino de Física. São Paulo: 
Cengage Learning, p. 1-27, 2010. 
SEARS, F.; Young, H. D.; Zemansky, M.W. Física III. 
V.3, 12. ed., São Paulo: PEARSON, 2008. 
TOGINHO FILHO, D. O.; LAURETO, E; Catálogo 
de Experimentos do Laboratório Integrado de 
Física Geral Departamento de Física, 
Universidade Estadual de Londrina, Janeiro de 
2009. 
TEIXEIRA F. M. Alfabetização científica: questões 
para reflexão. Ciência & Educação (Bauru), 
19(4):795–809, 2013. 
WAISELFISZ J. J.. O ensino das ciências no brasil e 
o pisa. São Paulo: Sangari do Brasil, 2009. 
 
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