^^<<>>Programma preventivo di fisica Liceo Scientifico Tecnologico, classe 5A a.s. 2007/2008.

Elettricita'; didattica.

 

Elettrostatica.

C1e2  
L

Forza elettrica. Carica elettrica e corrente elettrica di carica e scarica. Conduttori e isolanti.

T4-10  
  Elettricita', corrente elettrica; effetti e cause. nolib  
  Elettromagnetismo: un fenomeno e teoria unitaria. nolib  
  Elettrizzazione per strofinio. 1.1  
 

Esistono 2 tipi di carica elettrica: positiva e negativa (vetrosa e resinosa).

1.1  
  Carica elettrica netta.    
  Pendolino elettrico 1.1.1  
E Attrazione e repulsione elettrica 1.1  
  Elettroscopio 1.1.1  
  Isolanti e conduttori in elettrostatica 1.1.2  
  Elettroni di conduzione, 3.1.1  
  Intensita' di corrente elettrica.
Interessanti i problemi carica-corrente per l'elettrolisi.
3.1.2  
  Densita' di corrente (non introdotta dal libro)    
  Corrente continua. 3.1.1  
  Correnti di carica-scarica-ridistribuzione dei corpi e delle loro parti. 3.1.1  
  Moto termico e moto di deriva. Velocita' termica e velocita' di deriva 3.1.1  
  Principio di conservaz car elettrica netta. -dq/dt = Iu  (Equazione di continuita') 1.3.5  
  Densita' di carica elettrica, volumica, superficiale, lineare. nolib  
 

Ricerca internet

Talete di Mileto: secondo la tradizione scopre che l'ambra strofinata attira piccoli corpi. Sa che la magnetite attira il ferro.

Bilancia di torsione di Coulomb, annessa ai "Mémoires de mathématique et de physique de l'Académie Royale des Sciences, Parigi, 1875"

   
E Esperimento di Millikan di misura della carica elettrica elementare 6.2  
E Analogia tra corrente elettrica e corrente fluida. Esp: dipolo sorgente-pozzo velo d'acqua su piano orizzontale, un banco.    
  Induzione elettrostatica. Elettrizzazione per induzione. 1.2  1.3.3  
  Polarizzazione dei dielettrici    
  Polarizzazione per deformazione (della nube elettronica) 1.3.4  
  Polarizzazione per orientamento (delle molecole dipolari) 1.3.4  
  Elettrizzazione per contatto. 1.3.2  
  Distribuzione delle cariche sulla superficie dei conduttori. 1.5  
L Legge di Coulomb. 1.4 T11-28  P29-33  
L Principio di sovrapposizione della forza elettrica.

Calc forza nel caso di piu' di 2 cariche.

C1p4 p34-48  
E Esp: elettrizzazione.

Provare ad attrarre il filo d'acqua con la bacchetta carica, e poi liquidi diversi. Domandare al lab chimica, es: esano. Dovrebbero essere effetti diversi a seconda di liquidi polari o non; io penso dovuto a costante dielettrica.

   
L Campo elettrico. T1-12  
  Concetto di campo elettrico 2.1  
  Concetto di campo e di azione a distanza. 2.1  
  Vettore forza elettrica su una carica, in un punto-istante 2.2  
  Vettore campo elettrico, in un punto-istante 2.2  
  Rappresentazione del campo vettoriale. 2.3.2  
  Linee di campo = linee di forza = linee di corrente. 2.3.2  
  Superfici perpendicolari al campo. 2.3.2  
  Criterio di Faraday per rappresentare l'intensita con le linee di forza 2.3.2  
  Calcolo campo elettrico generato da 1 carica puntiforme. 2.3.1  
  Principio di sovrapposizione del campo elettrico.    
  Campo elettrico generato da 2 cariche puntiformi. 2.4.1  
  Dipolo elettrico    
  Campo elettrico generato da una sfera conduttrice carica. 2.4.2  
L Flusso del campo elettrico. C2p5 T13-16  
  Flusso di un campo vettoriale    
  Teorema di Gauss = legge del flusso del cEST.    
E Bilancia di torsione    
L Calcolo di campi elettrostatici usando la legge del flusso. C2p6  
  Campo elettrico generato da:    
 
  • carica piana infinita uniforme
   
 
  • piu' piani paralleli
   
 
  • carica rettilinea infinita uniforme
   
 
  • carica sferica a simmetria centrale
   
L Energia e potenziale elettrostatico C2p7p8p13  T17-T25  
  Energia potenziale elettrostatica, di una carica in un punto-istante    
  Potenziale elettrostatico, di un punto-istante (essendo statico non dipente da t) 2.8  
  Differenza di Potenziale elettrostatico tra 2 punti 2.8  
  Elettronvolt. 2.8 96 04b
  Circuitazione del campo elettrostatico.    
  Superfici equipotenziali    
L Conduttore in equilibrio elettrostatico: Campo e potenziale. 2.9  
  Equilibrio elettrostatico    
  Equilibrio elettrostatico tra 2 conduttori 2.9.2  
 

Distribuzione delle cariche sulla superficie dei conduttori.

   
  Densita' di carica superficiale. 2.9.3  
  Campo elettrostatico di un conduttore (Teo di Coulomb) 2.9.3  
  Potere dispersivo delle punte 2.9.4  
  Generatore di Van de Graaff 2.10  
L Condensatori. T26-T40  
  Capacita' di un conduttore 2.11 99b
  Capacita' di un condensatore 2.12.1 99b
  Capacita' di un condensatore piano a facce parallele 2.12.1 99b
  Effetto del dielettrico sulla capacita' di un condensatore 2.12.2  
  Condensatore in regime variabile. i=C*dv/dt no libro  
  Condensatore in regime sinusoidale. 7.11  
  Uso del condensatore nolib 99b
  Lavoro di carica di un condensatore 2.12.4  
  Densita' di energia del campo elettrico 2.12.5  
  Carica di un condensatore, circuito RC, a tensione costante. no libro  
  Scarica di un condensatore in un circuito RC. no libro  
  Condensatore in serie 2.12.3 99b
  Condensatore in parallelo 2.12.3 99b
  Elettrometro 2.13  
  Elettroscopio condensatore 2.13.1  
  Elettrometro assoluto (di Lord Kelvin) 2.13.2  
E Condensatori    
L Problemi P41-86  

 

 

 

Circuiti elettrici in corrente continua. La pila di Volta.

Cap3  
  Resistenza elettrica    
  Resistore.    
  Legge di Ohm . Conduttore ohmico.   97
  Resistenza elettrica in funzione della temperatura.    
  La resistenza dei conduttori aumenta con la temperatura, quella di isolanti e semiconduttori diminuisce.    
  Spiegare perche' la resistenza di un conduttore aumenta con l'aumento della temperatura.
Interpretazione atomica delle leggi di Ohm
3.2
e91
06
  Spiegare perche' la resistenza di un isolante o un semiconduttore diminuisce con l'aumento della temperatura. Interpretazione atomica. 7.2.3,4 06
  Resistenza di un filo omogeneo a sezione costante.    
  Resistivita'.    
  V=RI  V=(ρL/A)I   V/L=ρ(I/A)  E=ρj    j=σE nolib  
  Forza elettromotrice della pila; tensione a vuoto, tensione sotto carico V=V0-RI 3.3 3.4.2 00b
E Misura della tensione a vuoto e sotto carico di una pila.   00b
E Misura della resistenza interna di una pila col metodo di corto circuito.   00b
  Cortocircuito di una pila.    
  Principi di Kirchhoff    
  Potenziale elettrico ai nodi di un circuito.   02b
  Resistenza in regime variabile. 7.11  
  Resistenza in regime sinusoidale. 7.11  
L 1° , o legge delle correnti ai nodi    
  2° , o legge delle tensioni alle maglie 3.4.1  
  Resistenze in serie 3.4.3  
  Resistenze in parallelo 3.4.3  
  Resistenza equivalente.    
  Risolvere semplici circuiti col metodo di riduzione serie-parallelo.   02b
L Amperometro    
  Shunt    
  Corto circuito nolib 06
  Voltmetro    
  Reostato    
  Potenziometro    
  Codice dei colori per le resistenze    
  Potenza e energia elettrica assorbita o generata da un bipolo.
Vedi anche il caso sinusoidale.
 

95 00b 06

  Formule della potenza elettrica assorbita da un resistore.   00b
L Carica di un condensatore in un circuito RC, a tensione costante.    
  Scarica di un condensatore in un circuito RC.    
  Diodo a vuoto. 6.8.1  
  Triodo. 6.8.2  
  Oscilloscopio a raggi catodici. 6.8.3 04b

Conduzione elettrica nei solidi, metalli, isolanti, semiconduttori. (Vedi Elettronica dello stato solido)

L Corrente elettrica nei conduttori metallici 3.1  
  Elettroni di conduzione 3.1.1  
  Calcolo della velocita' di agitazione termica. 3.1.1  
  Velocita' di deriva 3.1.1  
  Calc della velocita' di deriva degli elettroni per la densita' di corrente di 1A/mm2 e91 f185  
  Calc densita' numero di atomi, da densita' e massa molare f185  
  Regimi di corrente: transitori di carica-scarica, continua, periodica, alternata, raddrizzata, sinusoidale, sinusoidale raddrizzata, pulsante, cmq variabile 3.1.3  
  Circuito elettrico elementare 3.1.3  
  Forza elettromotrice. Tensione a vuoto. 3.3  
  Effetto joule 6.6.1 06
  Effetto termoionico, o termoelettronico. 6.8 99
  Lavoro di estrazione. 6.8  
  Diodo a vuoto. 6.8.1  
  Effetto Volta. 3 leggi dell'effetto Volta.    
  Effetto Seebeck. Termocoppia.    

 

Conduzione elettrica nei liquidi

L Passaggio dell'elettricita' nelle soluzioni elettrolitiche 4.1  
  Dissociazione elettrolitica 4.1  
E Conduzione elettrica dell'acqua e delle soluzioni elettrolitiche 4.1  
  Elettrolisi 4.2  
  Elettrolisi senza reazioni secondarie    
  Elettrolisi con reazione con il solvente    
  Elettrolisi con deposizione su un elettrodo    
  Elettrolisi con scioglimento di un elettrodo    
  Applicazioni dell'elettrolisi 4.2.1  
  Galvanoplastica    
  Preparazione di prodotti chimici    
  Estrazione dei metalli    
  Leggi dell'elettrolisi di Faraday 4.2.2  
  Pila di Volta; invenzione della pila. 4.3.1  
  Pila a secco 4.3.2  
  Accumulatori 4.3.3  
  Amperora 4.3.3 95b

Conduzione elettrica nei gas

L Conducibilita' elettrica nei gas 4.4
  Proprieta' della corrente nei gas a pressione normale 4.5
  Tensione e corrente di saturazione 4.5.1
  Scarica a valanga 4.5.2
  Tensione di innesco 20-30 kV/cm 4.5.3
  Fenomeni luminosi nella scarica a pressione normale 4.6
  Scarica a scintilla 4.6.1
  Arco voltaico 4.6.2
  Scarica nei gas rarefatti 4.7

Magnetismo

L Magneti e loro interazioni. 5.1  
  Campo magnetico. 5.2  
  Campo magnetico di alcuni magneti (osservazione) 5.2.1  
  Campo magnetico terrestre 5.2.2 95b  02b
  Campo magnetico di alcune correnti (osservazione) 5.3  
  Filo rettilineo, spira, solenoide 5.3.1  
  Spira circolare 5.3.2  
  Solenoide    
  Azione magnete-corrente    
  Equivalenza magnete-solenoide    
  Vettore campo magnetico B    
  Forza agente su una corrente  F/L=IxB    
E Forza magnetica misurata con la bilancia. nolib  
L Interazione corrente-corrente    
  Forza tra 2 correnti rettilinee infinite    
  Definizione unita' misura corrente elettrica nel S.I.    
  Campo magnetico generato da una corrente rettilinea infinita, dedotto dalla forza 5.6.1  
  Legge di Biot-Savart infinitesima dB=(mu/4pi)(i/r2)dl. nolib  
  Principio di sovrapposizione del campo magnetico nolib 95b
  Campo magnetico di    
 
  • spira circolare, nel suo centro.
5.6.2 95b
 
  • spira circolare, nel suo centro. dim: da dB=(mu/4pi)(i/r2)dl
nolib  
 
  • toroide.
nolib  
 
  • spira circolare, nei punti dell'asse.
5.6.2  
 
  • solenoide, formula data.
5.6.3 02b
 
  • solenoide, dim: formula ricavata con la legge di circuitazione.
5.6.7  
  Circolazione di un campo vettoriale. Circuitazione. 5.6.7  
  Teorema della circuitazione di Ampere. Dimostrato nel caso di corrente rettilinea infinita.
Dato in generale.
5.6.7  
  Flusso del vettore campo magnetico 5.8  
  Momento torcente su una spira rettangolare immersa in campo magnetico uniforme 5.9  
  Amperometro a bobina mobile 5.9.1  
  Motore elettrico a corrente continua 5.9.2  
  Elettrocalamita    
  Rele' elettromagnetico    

 

Per lo sviluppo del campo elettrico e magnetico matematizzato (Maxwell), sono stati importanti le teorie del continuo dell'idrodinamica e dell'elasticita'. Teorie del continuo, teorie che esprimono l'interazione di prossimita'-contatto, in contrapposizione all'interazione a distanza.

 

 

Magnetismo della materia

 
L Sostanze e loro permeabilita' magnetica relativa. 5.10
  Momenti magnetici atomici e molecolari 5.11
  Effetti prodotti da un campo magnetico sulla materia 5.12
  Intensita' magnetica H e intensita' di magnetizzazione M 5.13
  Ferromagnetismo e ciclo di isteresi  

 

 

 

Moto di cariche elettriche in campo elettrico e magnetico

6  
L Moto di cariche nel campo elettrico uniforme 6.1 99
E Esperimento di Millikan di misura della carica elettrica elementare 6.2  
  Moto di una carica nel campo elettrico radiale di una carica puntiforme. 6.3  
  Moto in un campo centrale.    
  Forza magnetica su una carica in moto (di Lorentz) 6.4 96
  Moto di una carica elettrica in un campo magnetico 6.5 96 98b 99 04b
  Fasce di Van Allen    
  Determinazione di e/m (J.J.Thomson) 6.7 99
  Spettrografo di massa e scoperta degli isotopi 6.8  
  Acceleratori di particelle 9  
  Acceleratori LINAC   99
  Ciclotrone    
  Effetto Hall, compressione della corrente alla parete per effetto del campo magnetico. 10  

 

 

 

Induzione elettromagnetica

7  
  Correnti indotte, esperienze di Faraday. Campo elettrico, tensione indotta. 7.1  
  Magnete in moto, circuito fermo 7.1  
  Magnete fermo, circuito in moto 7.2  
E Il grande anello di Francesco    
  Mutua induzione di 2 circuiti 7.1e8  
  Moto relativo tra 2 circuiti 7.2  
  Conduttore in moto magnete fermo 7.2  
  Conduttore in moto in un campo magnetico.   97
  Trascinamento di una spira in un campo magnetico uniforme 7.2  
  Calcolo della forza elettromotrice indotta 7.3.1  
  Legge di Faraday-Neumann 7.3.2  
  Legge di Lenz 7.3.3  
  Correnti di Focault 7.4  
  Autoinduzione elettromagnetica 7.6  
  Induttanza di un induttore 7.5  
  Induttanza di un solenoide, calc 7.5 02b
  Induttore in regime sinusoidale. 7.11  
  Extra tensione di apertura    
  Transitorio di carica 7.6.1  
  Transitorio di scarica    
  Bilancio energetico di un circuito RL 7.7  
  Energia intrinseca di una corrente 7.7.1  
  Energia del campo magnetico 7.7.2  
  Alternatore monofase    
  Alternatore trifase    
  Proprieta' caratteristiche del regime sinusoidale 7.10  
  Potenza assorbita da un bipolo di regime sinusoidale. 7.12 06
  Valore efficace di una corrente sinusoidale 7.10  
  Valore efficace di una tensione sinusoidale 7.10  
  Calcolo del valore efficace di una funzione sinusoidale e268  
  Componenti e circuiti in regime sinusoidale 7.11  
  Circuito RLC serie    
  Trasformazione della tensione alternata 7.13  
  Trasporto dell'energia elettrica 7.14  
  Dinamo.    

 

 

Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche.

8
  Campo elettrico indotto da un campo magnetico variabile nel tempo 8.1.3
  Equazioni di Maxwell. 8.3
  Onde elettromagnetiche  
E Hertz e la rivelazione delle onde elettromagnetiche  
  Circuiti oscillanti  
  Emissione di onde elettromagnetiche  
  Ricezione di onde elettromagnetiche  
  Spettro elettromagnetico. 8.8

 

Fisica moderna

 

Relativita' ristretta. Introduzione

1  
       
       
       
  I 2 postulati della relativita' ristretta 8  
       

 

 

Cinematica relativistica

2  
  Evento 2.1  
  Simultaneita' 2.2  
  Dilatazione dei tempi 2.3  
  Contrazione delle lunghezze 2.4  
  Gedanken Experiment    

 

 

Dinamica relativistica

3  
  Massa relativistica 3.1  
  Quantita' di moto relativistica 3.1  
  Equivalenza massa-energia 3.2  
  Energia cinetica relativistica 3.3 04b
       

 

 

La struttura dell'atomo

4  
  Il primo corpuscolo subatomico: l'elettrone 4.2  
  La spettroscopia, un metodo di indagine microscopica 4.3 99
  Spettro di emissione 4.3.1  
  Spettro di assorbimento 4.3.2  
  Principio di inversione dello spettro 4.3.3  
  Spettro dell'atomo di idrogeno 4.4  
  Modello atomico di Thomson 4.5  
  Modello atomico nucleare di Rutherford 4.6  
  Atomo di Bohr. Quantizzazione dell'atomo nucleare 4.7 04b

 

 

 

Il mondo dei quanti

5  
  Lo spettro di corpo nero 5.1.2 04
  Effetto fotoelettrico. 5.2 97b 00 02 06
  E=hn energia di un fotone   00  04
  Effetto compton 5.3.1 00 02 04
  I raggi X di Röntgen    
  La scoperta dei raggi X 5.4.1  
  Diffrazione dei raggi X 5.4.2  
  Spettro dei raggi X 5.4.3  
  Assorbimento dei raggi X 5.4.4  
  Laser    

 

 

 

Meccanica quantistica

6  
  Dualita' onda/corpuscolo 6.2 00
  Le onde di De Broglie 6.2.1 00 06
       
  Principio di indeterminazione di Heisenberg  ∆x*∆p > h   00
       
       
       
       

 

 

Elettronica dello stato solido

7  
       
       
       
       
       
       
       
       

 

 

Il nucleo

8  
  Nuclidi e isotopia 8.1  
  Energia di legame dei nuclei 8.2 98b
  Difetto di massa nolib  
  Radioattivita' naturale 8.3  
  Natura dei 3 tipi di radiazioni: alfa, beta, gamma    
  Decadimento alfa    
  Decadimento beta    
  Energia di disintegrazione    

 

 

Laboratorio      

  1. Collegamento in serie e in parallelo di lampadine. Intensita' luminosa della singola lampadina, e di piu' lampadine. Soglia di percezione della luce di una lampadina.
  2. Nozione di circuito elettrico. Circuito interno e esterno ai componenti. Interrompere il circuito, o aprire il circuito.
  3. Voltmetro analogico. Classe dello strumento, isolamento, ...
  4. Oscillaz ripasso.
  5. Caratteristica volt-ampere di una lampadina, di un resistore, di una pila.
  6. Ricerca relazione tra tensione e corrente di un resistore.
  7. Misura tensione bipoli lungo un circuito; interpretaz legge della tensione alle maglie.
  8. Verifica taratura voltmetro. Serie concorde di pile da 4,5 V e misura tensione singola e totale con voltmetro-multimetro; interpretato come verifica della taratura del voltmetro.
  9. Misura della resistenza elettrica di una lampadina in funzione del tempo, durante il raffreddamento che segue lo spegnimento. Interruttore, interruttore bipolare e unipolare. Deviatore, deviatore bipolare e unipolare. Spegnimento della lampada e seguente collegamento all'ohmetro, fatto tramite deviatore bipolare, con lo scopo di abbreviare l'intervallo tra spegnimento e inizio della misura.
  10. Misura della resistenza di un filo di metallo (costantana) in funzione della lunghezza, con metodo volt-amperometrico a tensione fissa.
  11. Svuotamento di una bottiglia con zampillo.
  12. Forza magnetica su una corrente elettrica F=IxB*L.
  13. Magneti; elettromagnetismo; forza magnetica.
  14. Deviazione ago magnetico in funzione corrente solenoide.
  15. Visualizzare le linee di campo magnetico tramite polvere di materiale ferromagnetico. Confronto tra: magnete a ferro di cavallo e idem con a fronte staccata barretta ferromagnetica.
  16. Deviazione elettroni in moto tramite magnete bipolare.
  17. Influenza materiale ferromagnetico su campo magnetico solenoide.
  18. Oscilloscopio elettronico. Base tempi: frequenza e periodo.
  19. Variazione B tramite moto magnete e variazione corrente.
  20. Esperimenti sull'induzione. Induzione elm: seguendo il libro, fig 1 2 3 4 pag. 239 240.
  21. Scarica elettrica nei gas; luce della scarica elettrica.
  22. Bobina in serie a lampadina, nucleo variabile, corrente continua e variabile.
  23. Osservare la tensione sinusoidale di rete con l'oscilloscopio elettronico.
  24. Resistore e condensatore in regime sinusoidale.
  25. Led: comportamento rettificatore, e caratteristica volt-ampere.
  26. Misura della costante di Planck tramite LED.