^^Elettricita'; didattica.

Questi appunti di didattica dell'elettricita', prima erano sparsi presso ognuno degli argomenti, invece ora li ho qui riuniti perche' mi sono reso conto a posteriori che rifacevo nei diversi ambiti la stessa osservazione, che si puo' sintetizzare:

In una fase iniziale e' opportuno cercare di introdurre tutte le grandezze e mostrare la loro interdipendenza:

  1. tensione.
  2. forza elettromotrice, deprecato, sostituire con "energia elettromotrice"
  3. corrente, 3 tipi: elettrica, energetica, materiale.
    Forza elettrica; velocita' di deriva.
  4. potenza, energia
  5. caratteristica tensione-corrente di un bipolo;
    resistenza, conduttanza, resistivita', conducibilita'
  6. legge della corrente ai nodi
  7. legge della tensione sui percorsi.
    Potenziale elettrico, differenza di potenziale.

ref: Distinguere tra grandezze imparentate.

"Potenza" e' piu' "in primo piano" (piu' usata, spesso piu' adatta) di "energia" nel descrivere un fenomeno stazionario

i fenomeni stazionari vengono descritti da grandezze che riguardano l'unita' di tempo, e la potenza riguarda l'unita' di tempo.

Es: poiche' con la corrente continua siamo in presenza di un fenomeno stazionario, e' piu' adatto usare la potenza invece dell'energia:

Il comportamento dei componenti elettrici non e' esaurito dalla caratteristica tensione-corrente, es:

Ricercare una situazione in cui i partecipanti siano tanti, ed il loro ruolo risulti il piu' chiaro possibile

Inizio sperimentale o teorico

Inizio sperimentale, coi circuiti

si incontra dapprima la tensione, e si arriva poi alla potenza elettrica p=v*i.

Inizio teorico

si definisce prima la forza e l'energia elettrica, e si arriva poi alla tensione V=En_eltr/q come energia all'unita' di carica.

Come far usare l'amperometro-voltmetro-Multimetro agli allievi la prima volta?

Se le esperienze vengono fatte da cattedra, la prima volta che gli allievi usano i multimetri autonomamente ... ne possono succedere di tutte, Attenzione !

Es: 2c_2010  solo 2 gruppi su 6 hanno inserito le boccole esatte e selezionato esatto.

Conclu: La prima volta occorre verificare tutti prima di usare.

Alter-nativa: predisporre assieme, in pratica ridurre il multimetro a strumento singola-funzione: voltmetro o amperometro, di fissato fondo scala, in regime continuo o alternato. Imparare gradualmente.

Voltaggio e resistenza, Potenziale elettrico, tensione elettrica.

As92. Mi accorgo ora maggiormente che ho troppo tenuto separato il discorso di resistenza e voltaggio.
Mi accorgo ora, non prima o dopo, poiche' ora ho affrontato l'additivita' del voltaggio sui bipoli passivi e c'era da guardare come il voltaggio si distribuiva. Ho approfondito il discorso sulle resistenza, i risultati sono buoni, ma facendo questo non sono riuscito contemporaneamente ad approfondire o mantenere viva l'attenzione sul voltaggio dei resistori. Forse l'attenzione stretta alla resistenza e' stata fatta troppo presto, ho fatto l'anatomia di un aspetto, trascurando il corpo vivo che e' il circuito di lampadine. Bisognerebbe provare a portare avanti contemporaneamente: voltaggio d generatori, voltaggio e resistenza d resistori.

Inserimento nei circuiti: inserimento serie e parallelo.

As92. Ho trascurato anche gli inserimenti dei circuiti: inserimenti serie e parallelo, che permetterebbero di prendere 2 piccioni con una fava: gli inserimenti degli strumenti di misura e l'inserimento di nuovi utilizzatori.

Se si misura la tensione solo nel caso della serie:

  1. Misurare la ddp tra i poli di un circuito di bipoli collegati in serie.
  2. Misurare la ddp col voltmetro, di lampadina e resistore in serie (2011).

invece che Misurare la ddp tra i poli di una rete, allora

 

 

Organizzare esper-ienze/imenti

Bisogna organizzare esper-ienze/imenti da far fare agli allievi, in modo che la concezione delle variabili elettriche possa prender forma in base alle esperienze e non tramite la presentazione del modello culturale.

Generale / particolare

Piuttostoche fare l'illustraz di regole generali che non vengono capite nella loro generalita', e' meglio casi particolari
es: studiare la deflessione magnetica di un fascio di elettroni nel tubo a vuoto semplifica la situazione rispetto alla corrente elettrica in generale.

Visione macro e visione micro

"Matter is made of atoms", per cui intendo sviluppare l'approccio atomico.

Cosa si intende per "visione macro" e "visione micro".

La suddivisione standard e' "Elettrostatica"

Pero' nella mia esperienza e' opportuno presentare da subito tutte le variabili, poiche' offrono il quadro generale. Per questo motivo nella elettrizzazione, voglio parlare da subito della corrente di elettrizzazione = di carica e scarica.

Corrente di elettrizzazione = corrente di carica e scarica, piu' precisamente:  corrente di separazione, corrente di ridistribuzione; di polarizzazione nel caso degli isolanti.

Carica elettrica e corrente elettrica

Il titolo "carica elettrica" separato da "corrente elettrica", si adatta solo all'elettrostatica, che e' una situazione ritagliata, cosi' come nella meccanica la statica e' ritagliata dalla dinamica; solo che per studiare l'elettrostatica bisogna variare i casi, e agendo sullo stesso sistema cio' comporta che si passi da una situazione statica ad un'altra statica, passando pero' per una fase dinamica in cui vi e' moto di cariche elettriche.

Elettrizzazione

"Elettrizzazione" e' il termine usuale, e' molto vicino a "generazione" di elettricita'. E' una separazione di cariche; una separazione o ricongiungimento di cariche, e' una corrente.

Induzione elettrica

I ragionamenti sull'induzione elettrica possono essere anche molto complicati, ma il meccanismo e' semplice: ridistribuzione delle cariche e correnti di ridistribuzione.

Per questo motivo:

Corrente elettrica.

Tempi introduzione

La corrente puo' essere sviluppata in parallelo al tema: "dal collegamento al circuito", poiche' e' l'analogia-interpretazione [collegamento <-> strada] che permette di pensare che nel collegamento scorra un flusso. Durante la costruzione del concetto di circuito si puo' quindi seguire anche la costruzione del concetto di corrente elettrica conservativa.

Distinzione corrente elettrica / energetica

dida: Bisogna riconoscere fin dall'inizio sia la corrente energetica che quella elettrica, poiche' le spiegazioni spontanee si rifanno certe volte all'una o all'altra.
d: quante correnti ci sono in 1 circuito?
r: 2, elettrica e energetica.

Distinzione corrente elettrica / corrente di materia

La distinzione corrente elettrica / corrente di materia negativa/positiva in direzioni opposte e' ostico.

Resistore, conduttore, resistenza, conduttanza, resistivita', conduttivita' elettrica.

Nella costruzione cognitiva del concetto di resistenza-conduttanza elettrica, in cui la luminosita' della lampadina e' preso come indice, i percorsi conoscitivi cambiano se viene presentato subito un'accensione intermedia, oppure solo accensioni on/off.

Scala di resistori affiancati, al fine di:
- non essere ingannati dalla percezione
- distinguere "in serie" il componente o il collegamento.
diario: auto in linea di fila, in linea di fianco

 

 

Spiega semplice e corretta

mostra costruzioni degli studenti, per orientare nuove iscrizioni. Video.

https://drive.google.com/open?id=1i649bBCyxwMvsF_7Yz6EW47hiko7WCET

ci sono i video editati.

Distinguere/assimilare energia e potenza >>>

Potenza elettrica, potenza meccanica

P = V*I

P = F*v

Disattenzione

pile da 4 volt   

Paragone:  alimentatore - cibo

tenere presente che l'alimentazione negli animali

invece quella elettrica

Col paragone alimentare-energetico non si capisce perche' per collegare debbano essere 2 i fili, perche' non ne basta 1 ?

Se si fanno dei paragoni per spiegare un fatto isolato (cioe' spiegazioni ad hoc, convincere emotivamente), come giungere ad una visione generale-scientifica ?

 

Frasi "semplici" corrette

La materia e' fatta di 3 tipi di particelle

Nelle condizioni terrestri in cui viviamo, protoni neutroni elettroni

sono inalterabili, e cio' spiega la conservazione e trasformazione della materia.

Nei materiali solidi conduttori elettrici (es: i metalli, i fili "elettrici"),

una parte degli elettroni possono muoversi lungo il materiale, anche se ai nostri sensi il materiale pare impenetrabile.

Gli elettroni si muovono per effetto della forza elettrica fatta dalla pila.

Il nr di volt della pila

e' proporzionale all'energia che la pila da' ad ogni particella elettrica che spinge nel circuito.

La corrente elettrica e' il moto collettivo degli elettroni in una direzione.

Per collegare il circuito (es: nel caso piu' semplice una lampadina)