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Tipo documento: Dissertação
Título: Determinação da constante de Boltzmann e o estudo de semicondutores no terceiro ano do ensino médio
Autor(es): Pinhorati, Roney Silva
Orientador(a): Silva, George Barbosa da
Membro da Banca: Silva, George Barbosa da
Membro da Banca: Moraes, Arian Paulo de Almeida
Membro da Banca: Pires, Marcelo Oliveira da Costa
Resumo : Considerando a prática docente e o desenvolvimento de experimentos que dinamizam o ensino de Física, apresentamos um produto educacional com um roteiro de um experimento que permite encontrar a constante de Boltzmann. O produto educacional consiste de um sistema de medidas de correntes elétricas de um diodo eletroluminescente em temperaturas entre 0 e 100 ºC, construído a um baixo custo sobre uma plataforma Arduino, e está associado a uma sequência didática para estudos de semicondutores no Ensino Médio. A constante de Boltzmann é encontrada utilizando análises das curvas de corrente versus tensão do diodo seguindo o modelo da equação de Shockley. Para o aluno compreender as propriedades físicas de um diodo semicondutor, bem como a metodologia utilizada, revisamos diversos conceitos tais como: eletrostática, corrente elétrica, circuitos elétricos, resistência elétrica, Lei de Ohm, e ainda as Leis de Kirchhoff. A transposição didática dos conceitos de semicondutores, junção pn e da equação de Shockley forneceu a base teórica para compreensão do funcionamento de um diodo e de alguns fundamentos da Física Moderna. Concluímos que a aplicação deste produto educacional nas aulas experimentais possibilitou ressignificar diversos conceitos e despertou maior interesse dos estudantes pela Física.
Resumo em lingua estrangeira: Considering the teaching practice and the development of the experiments that promote the Physics teaching, we present an educational product along with a script of an experiment that allows finding Boltzmann's constant. The educational product consists of electrical current measurements of an electroluminescent diode at temperatures between 0 and 100 °C, made at low cost on the Arduino platform and it is associated with a didactic sequence for studies about semiconductors in the high school. The Boltzmann constant can be found using the analysis of the current vs. tension of the diode, according to the Shockley equation. For the student’s comprehension of the physical properties of a semiconductor diode along with the methodology, we revise a series of concepts like: electrostatic, electric current, electric circuits, electrical resistance, Ohm's Law and Kirchhoff's Laws. The didactic transposition of the semiconductors concepts, pn junction and Shockley's equation offered a theoretical base for the comprehension of the function of a diode and some fundamentals of Modern Physics. We conclude that the application of this educational product in experimental classes could attribute a new meaningful learning that awakened more students’ interests for studying Physics.
Palavra-chave: Constante de Boltzmann
Diodo eletroluminescente
Física moderna
Palavra-chave em lingua estrangeira: Boltzmann's constant
Electroluminescent diode
Modern physics
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUA - Araguaia
Departamento: Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET) – Araguaia
Programa: Programa de Pós-Graduação Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF
Referência: PINHORATI, Roney Silva. Determinação da constante de Boltzmann e o estudo de semicondutores no terceiro ano do ensino médio. 2022. 147 f. Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Barra do Garças, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/5666
Data defesa documento: 25-Aug-2022
Aparece na(s) coleção(ções):CUA - ICET - MNPEF - Dissertações de mestrado

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