Liceo Scientifico Statale
Galileo Galilei
CATANIA
LABORATORIO
DI FISICA
Alunna/o: Martina Randazzo
Classe:5° E
Titolo dell’esercitazione: > Verifica della 1a Legge di Ohm
Scopi:
> Verificare sperimentalmente che la differenza di potenziale (d.d.p.) e l’intensità elettrica (i)
siano direttamente proporzionali in un circuito chiuso, cioè attraversato da corrente elettrica
Introduzione teorica generale [dire qual è il tema dell’esperimento e parlarne IN GENERALE]:
> Il fisico tedesco Georg Simon Ohm (1775-1836) verificò sperimentalmente nel 1827 che
esiste un’ampia classe di conduttori, i conduttori ohmici o resistori, tra cui metalli e soluzioni di
acidi, basi e sali, per i quali la curva caratteristica, cioè la curva che descrive il rapporto tra
corrente e tensione, è rappresentata da una retta passante per l’origine degli assi. Questo viene
teorizzato nella prima legge di Ohm che afferma che la d.d.p applicata agli estremi di un
conduttore, mantenuto in condizioni stabili di temperatura, pressione e di tutte le altre grandezze
che possono modificarne il campo elettrico, è direttamente proporzionale all’intensità di corrente
che passa nel conduttore. Perciò: ΔV = i R , dove:
- ΔV rappresenta la d.d.p. ,cioè il rapporto fra il lavoro necessario per spostare la carica elettrica
di 1C da un punto a un altro del campo e la carica stessa: LAB/q; si misura in Volt (V) o Joule su
Coulomb (J/C) attraverso il Voltmetro;
-i rappresenta l’intensità di corrente elettrica, ovvero il rapporto fra la quantità di carica che
passa attraverso la sezione del conduttore e l’intervallo di tempo impiegato: Q/Δt; si misura in
Ampere (A) o Coulomb al secondo (C/s) mediante l’Amperometro;
-R indica la resistenza; sappiamo che il conduttore ostacola il passaggio delle cariche elettriche
in quanto gli elettroni attraversandolo risentono delle forze di attrazione degli ioni presenti; come
si può ricavare dalla prima legge di Ohm questa corrisponde al rapporto tra d.d.p. e intensità di
corrente: R = ΔV / i ; nel S.I. si misura in Ohm (Ω) o Volt su Ampere (V/A).
Alla luce di quanto scritto l’esperimento consterà nel costruire un circuito contenente un
resistore, nel misurarne la corrente con un amperometro collegato in serie con il conduttore in
modo da essere attraversato dalla stessa corrente e nel misurarne la d.d.p. attraverso un
voltmetro in parallelo in modo che possa avere ai suoi capi la stessa differenza di potenziale. Dai
risultati ottenuti si verificherà la diretta proporzionalità tra differenza di potenziale e intensità
elettrica.
Laboratorio di fisica - RELAZIONE
1
Schema/disegno descrittivo dell’esperimento [fare un disegno dell’apparato, anche con delle scritte
esplicative]:
Resistore, un
semiconduttore che
offre una resistenza
elettrica
Amperometro collegato in
serie perché sia attraversato
dalla corrente.
Generatore di
elettricità che
mantiene in moto
costante gli
elettroni
fornendo loro
l’energia
necessaria per
spostarsi tra i
due poli, positivo
e negativo.
Voltmetro
collegato in
parallelo per
misurare la
d.d.p. ai due
estremi del
resistore .
Il verso degli elettroni è
rappresentato in verde
mentre quello
convenzionale dell’energia
elettrica in arancione.
Filo di rame (Cu)
ottimo conduttore
elettrico.
Descrizione dell’apparato:
Abbiamo costruito il circuito sopra in figura con dei cavi e degli spinotti, contenenti fili di rame,
ottimo conduttore, che collegavano il generatore di tensione, su cui è possibile regolare il
voltaggio, con il resistore (R) e poi abbiamo inserito in parallelo al resistore (R) un Voltmetro
analogico (V) per misurare la d.d.p. e in serie rispetto al resistore l’Amperometro analogico (A)
per misurare l’intensità di corrente.
Sensibilità/precisione e portata degli strumenti di misura:
Amperometro: sensibilità 1x10-3 A - classe 1,5 – fondo scala 3 V
Voltmetro: sensibilità 1x10-3 V - classe 1,5 – fondo scala 0,1 A
Esecuzione dell’esperimento [dire passo-passo cosa hai fatto, quali grandezze hai misurato e con quali
strumenti di misura]:
Laboratorio di fisica - RELAZIONE
2
1. Realizzazione del circuito con il materiale descritto sopra, posizionando il voltmetro in
corrispondenza del resistore in parallelo e l’amperometro interrompendo il circuito per
posizionarlo in serie.
2. Stabilendo di volta in volta diversi valori di voltaggio si è proceduto misurando prima con
il voltmetro la d.d.p.(V) tra i capi del resistore e poi con l’amperometro l’intensità di
corrente (A) lungo il circuito.
3. Dopo aver calcolato la resistenza elettrica (Ω) grazie alle misurazioni precedenti e dopo
aver verificato che il valore rimanesse costante nei limiti imposti dalle incertezze sulle
misure, attraverso i dati ricavati si è costruito un grafico differenza di potenziale-intensità
elettrica per verificare che la curva caratteristica fosse una retta passante per l’origine
degli assi.
Tabelle [riportare la tabella delle grandezze misurate e calcolate: “Tabella” “Inserisci”]:
>
d.d.p
Intensità di corrente
(V)
resistenza
elettrica
(Ω)
(A)
1,0
0,018
55,55556
1,5
0,027
55,55556
2,1
0,038
55,26316
2,5
0,045
55,55556
Incertezze sulle misure
d.d.p
Intensità di corrente
0.045
1.5 x 10-3
0.045
1.5 x 10-3
0.045
1.5 x 10-3
0.045
1.5 x 10-3
0.045
1.5 x 10-3
Laboratorio di fisica - RELAZIONE
3
Descrizione dei calcoli e grafici [1. descrivere formule e calcoli effettuati; 2. riportare eventuali grafici]:
>
Formule e calcoli effettuati:
R (Ω) = ΔV / i (V/A o Ω)
Errore = (classe x portata) / 100
Grafico:
Laboratorio di fisica - RELAZIONE
4
Descrizione dei risultati e conclusioni [esporre i risultati ottenuti e le eventuali leggi fisiche trovate (o
dimostrate); in base agli errori di misura, discutere le incertezze o le differenze rispetto ai risultati che ci
aspettavamo]:
> Attraverso il grafico cartesiano, in cui l’intensità di corrente i, asse delle ordinate, è in funzione
della differenza di potenziale ΔV, asse delle ascisse, costruito sui dati sperimentali, è possibile
verificare che in un circuito (mantenuto a una temperatura costante T) l’intensità di corrente è
direttamente proporzionale alla differenza di potenziale applicata ai capi del conduttore ohmico,
come il rame usato nell’esperimento. La curva caratteristica è infatti una retta del tipo y = kx che
esprime una dipendenza di proporzionalità diretta e che, come nel nostro caso, è rappresentata
da una retta passante per l’origine degli assi. Un altro dato che attesta quanto descritto dalla
legge di Ohm è il valore costante della resistenza elettrica (R ≈ 55,48 Ω), che non è altro che il
rapporto tra differenza di potenziale e intensità di corrente, la costante k dell’equazione descritta
in precedenza. È necessario tenere conto dei limiti imposti dagli errori di misura, nell’ordine di
10-3 , e dalle incertezze di misura di d.d.p. pari a 0.45 e di intensità elettrica pari a 1.5 x 10-3 ,
dettati dalla classe di precisione degli strumenti (1,5) e dalla loro portata (rispettivamente 3V per
il Voltmetro e 1x10-1 A per l’Amperometro) che hanno portato sensibili variazioni nella
valutazione della resistenza R, riscontrabili nella terza misurazione, che non sono però tali da
compromettere la riuscita dell’esperimento.
Data,
Firma dell’allievo
1 Ottobre 2014
COMMENTO / VOTO DEL DOCENTE
Indicazioni
ogni gruppo deve effettuare l’esperimento indipendentemente;
durante l’esperimento, ogni membro del gruppo deve prendere appunti e segnare i valori delle misure;
ogni alunno provvederà singolarmente a stendere la relazione sull’esperimento effettuato; non saranno valutate le
relazioni con parti copiate dai compagni;
iniziare a scrivere da > e usare lo stesso tipo di carattere in ogni paragrafo; non esagerare con corsivo o grassetto;
lo spazio deve seguire - non anticipare - i segni di punteggiatura;
NON ALTERARE L’IMPAGINAZIONE! Durante la battitura, se è necessario sistemare gli spazi tra paragrafi o
sistemare l’impaginazione, mettere il cursore sul bordo inferiore dei riquadri in cui si scrive e, cliccando, trascinare
il bordo.
Laboratorio di fisica - RELAZIONE
5
