Elettrotecnica TERZA 2007-2008

ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
ANNO SCOLASTICO 2007-2008
INDIRIZZO SPERIMENTALE "NAUTILUS"
MATERIA: elettrotecnica ed elettronica
CLASSE:
3a
Gaeta, li 08/11/2007
Anno scolastico 2007-2008
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
Modulo n° 1
Durata: 48 ore
Prerequisiti
Obiettivi




unità di misura delle grandezze fisiche fondamentali;
elementi di calcolo vettoriale ed in notazione esponenziale;
equazioni di 1° grado;
capacità di risolvere sistemi di equazioni di 1° grado con uno qualsiasi dei
metodi;
Eventuali attività di recupero saranno espletate nelle unità di insegnamento per le
quali è prevista la compresenza.
 classificare i materiali in base alle loro attitudini nei riguardi dei fenomeni
elettrici.
 determinare le costanti strumentali del tester, inserirlo correttamente nel
circuito ed effettuare misure con le diverse scale e portate.
 interpretare i dati di laboratorio e dedurre da questi la legge di Ohm.
 applicare la legge di ohm per la soluzione di semplici circuiti elettrici.
 utilizzare, autonomamente, il software disponibile.
 conoscere le unità di misura della corrente, della f.e.m., della resistenza e
della resistività.
 riconoscere i dispositivi elettrici che formano una rete.
 risolvere, tramite l'applicazione dei principi di Kirchhoff, semplici reti
elettriche.
 distinguere i vari tipi di collegamento e determinare la resistenza
equivalente.
 utilizzare, in maniera autonoma, il Ponte di Wheatstone.
 cenni sulla costituzione elettronica della materia, corpi isolanti e
conduttori.
 definizione di corrente elettrica e forza elettromotrice.
 legge di Ohm: teoria e simulazione al computer.
 resistività dei materiali, resistenza elettrica dei conduttori.
 classificazione delle misure e degli strumenti: errori nelle misure.
 generatori e reti elettriche.
 principi di Kirchhoff e loro applicazioni.
 resistenze collegate in serie ed in parallelo;
 partitori resistivi di tensione e di corrente, potenziometro.
 ponte di Wheatstone.
Contenuti
Laboratorio


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



Anno scolastico 2007-2008
modalità di stesura di una relazione di laboratorio;
uso del tester per la misura di tensioni, correnti e resistenze;
misure di resistenze con metodo volt-amperometrico e verifica della legge di
Ohm;
misura di resistività
misura di resistenza con il ponte di Wheatstone;
rilievo della tensione d'uscita di un potenziometro.
verifica del valore della resistenza equivalente in sistemi di collegamento
misti
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
Mezzi, strumenti
e sussidi
Verifiche
formative
in itinere
(senza valutazione)
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








Recupero ed
approfondimento

CLASSE TERZA
lezione frontale
libro di testo
laboratorio di elettrotecnica
laboratorio d’informatica
laboratorio informatica per la soluzione di semplici circuiti elettrici con
foglio elettronico e per la verifica analitica dei principi di Kirchhoff
utilizzando software specifico.
breve interrogazione, anche da posto;
esercizi alla lavagna.
esecuzione di un’esperienza di laboratorio
compito in classe
pratica in laboratorio.
Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo in
orario mattutino utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con
l’insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti della
stessa disciplina.
Per il recupero si utilizzerà in prevalenza il laboratorio di elettrotecnica dove,
partendo da osservazioni sperimentali, si dovrà risalire alla enunciazione di
leggi e principi. Inoltre si utilizzerà il laboratorio di informatica dove tramite
software specifico si illustreranno le leggi che regolano il funzionamento
delle reti elettriche;
Per l’approfondimento sarà utilizzato il laboratorio di informatica per
l’elaborazione a mezzo di foglio elettronico dei dati sperimentali raccolti in
laboratorio. Si simulerà e verificherà la legge di Ohm e le reti elettriche.
Sempre per l’approfondimento, è previsto lo studio del ponte di Wheatstone
ed il suo utilizzo in laboratorio per la misura di resistenze.
1. VERIFICA IN ITINERE
Gestito dai docenti del corso in maniera autonoma. Tale compito avrà una
tipologia diversa dal compito di fine modulo ed ha un peso pari al 50% ai fini
della determinazione del voto dell’intero modulo. Il voto deve essere calcolato
pesando al 70 % le prove teoriche e al 30 % le prove di laboratorio.
Verifiche
sommative
(con valutazione)
2. FINE MODULO:
Questa verifica è coordinata tra i docenti del corso al fine di valutare in modo
omogeneo gli obiettivi raggiunti nel modulo. Pertanto deve avere la stessa
tipologia e gli stessi obiettivi, sebbene il compito specifico possa essere
diverso da una classe all’altra. Ha un peso pari al 50% ai fini della
determinazione del voto dell’intero modulo
Tipologia: compito scritto
Livelli minimi di sufficienza:
1.
2.
3.
4.
Anno scolastico 2007-2008
Saper definire le grandezze tensione, corrente e resistenza e
conoscere le relative unità di misura;
Conoscere la differenza fra materiali conduttori ed isolanti;
Saper applicare la formula che consente di ricavare la resistività di
un materiale alle varie temperature;
Saper calcolare la resistenza di un filo utilizzando le tabelle che
forniscono i valori di resistività dei materiali;
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
5.
6.
7.
8.
Peso

Anno scolastico 2007-2008
Saper distinguere un collegamento serie da uno parallelo;
Saper calcolare la resistenza equivalente di un circuito con
collegamenti misti.
Saper applicare i principi di Kirchhoff a semplici reti elettriche
anche se nella soluzione si commettono errori di calcolo.
Essere in grado di montare autonomamente un semplice circuito
con collegamenti misti di resistenze, effettuare le relative letture e
confrontarne i valori con quelli calcolati teoricamente.
Tale modulo occupa il 32 % del tempo di tutto il curricolo della terza classe,
inoltre il contenuto è basilare per qualsiasi altro argomento. Si attribuisce
quindi un peso del 30 % di tutto il curricolo.
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
Modulo n° 2
Durata: 24 ore

Prerequisiti





Obiettivi






Rappresentazione di una retta sul piano cartesiano e individuazione dei
punti di intersezione con gli assi;
Argomenti affrontati nei due moduli precedenti.
spiegare il fenomeno del riscaldamento prodotto dalla circolazione di
corrente.
rappresentare la retta caratteristica di carico di un generatore reale,
individuare sullo stesso grafico le diverse condizioni di funzionamento ed
analizzare il valore delle corrispondenti grandezze elettriche.
conoscere le unità di misura della potenza e dell'energia.
calcolare potenza ed energia in un circuito alimentato da uno o più
generatori.
effettuare il bilancio energetico in un circuito alimentato da uno o più
generatori.
Saper utilizzare il wattmetro per la misura della potenza.
Saper interpretare e rappresentare graficamente i risultati della prova sul
riscaldamento del filamento di una lampada.
effetto Joule: potenza elettrica.
caratteristica di carico e bilancio energetico di un generatore reale.
collegamento in serie ed in parallelo di generatori.
Laboratorio
Contenuti




Mezzi, strumenti
e sussidi
Verifiche
formative
in itinere
(senza valutazione)
Anno scolastico 2007-2008
misura della resistenza interna di generatori singoli, collegati in serie o
parallelo;
misura di potenza in c.c. con il metodo volt-amperometrico e tramite
wattmetro;
misura della resistenza del filamento di una lampada e verifica della sua
dipendenza dalla temperatura;
verifica della condizione di massimo trasferimento di potenza da un
generatore ad un carico.




lezione frontale
libro di testo
laboratorio di elettrotecnica
Foglio elettronico Excel per la redazione delle tabelle e dei grafici delle
relazioni.




breve interrogazione, anche da posto;
esercizi alla lavagna;
compito scritto in classe
pratica in laboratorio.
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA


Recupero ed
approfondimento


CLASSE TERZA
Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo
in orario mattutino utilizzando sia le unità di insegnamento in
compresenza con l’insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione
degli insegnanti della stessa disciplina.
Per il recupero si utilizzerà in via prioritaria il laboratorio di elettrotecnica
per risalire a quanto affrontato in teoria attraverso l’osservazione pratica
dei fenomeni.
Per l’approfondimento, oltre alla simulazione al computer di circuiti con
più generatori in parallelo , si verificherà in laboratorio il teorema del
massimo trasferimento di potenza.
In caso di inefficacia del recupero curricolare si prevede di effettuare
alcune lezioni in orario pomeridiano anche raggruppando allievi di più
classi parallele che presentano le stesse difficoltà di apprendimento.
1. VERIFICA IN ITINERE
Gestito dai docenti del corso in maniera autonoma. Tale compito avrà una
tipologia diversa dal compito di fine modulo ed ha un peso pari al 50% ai fini
della determinazione del voto dell’intero modulo. Il voto deve essere
calcolato pesando al 70 % le prove teoriche e al 30 % le prove di laboratorio.
2. FINE MODULO:
Questa verifica è coordinata tra i docenti del corso al fine di valutare in
modo omogeneo gli obiettivi raggiunti nel modulo. Pertanto deve avere la
stessa tipologia e gli stessi obiettivi, sebbene il compito specifico possa
essere diverso da una classe all’altra. Ha un peso pari al 50% ai fini della
determinazione del voto dell’intero modulo
Tipologia: compito scritto
Verifiche
sommative
(con valutazione)
Livelli minimi di sufficienza:
1. Distinguere i due tipi di collegamento dei generatori e conoscere le
condizioni per la loro attuazione;
2. Saper effettuare un bilancio energetico in un circuito con generatore reale;
3. Saper realizzare in maniera autonoma un collegamento in serie o in
parallelo di due generatori e saper misurare la resistenza elettrica interna
complessiva.
4. Saper collegare un wattmetro e calcolare la sua costante strumentale.
Peso
Anno scolastico 2007-2008

Tale modulo occupa circa il 17 % del tempo di tutto il curricolo della terza
classe, inoltre il contenuto è basilare per qualsiasi altro argomento. Si
attribuisce quindi un peso del 20 % di tutto il curricolo.
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
Modulo n° 3
Durata: 20 ore
Prerequisiti



Materiali isolanti e conduttori;
Grandezze elettriche fondamentali.
Operazioni con i vettori


Capacità di illustrare le azioni sulle cariche immerse in campi elettrici.
Capacità di tracciare al computer l'andamento delle linee di forza di
semplici campi elettrici.
Acquisizione del concetto di differenza di potenziale e capacità di
renderlo con parole proprie.
Conoscenza delle formule per il calcolo della capacità equivalente.
Capacità di analizzare il fenomeno della carica e scarica del
condensatore e di tracciare qualitativamente i relativi grafici.
Conoscenza delle unità di misura delle grandezze elettriche trattate
nell'unità didattica.

Obiettivi








Contenuti



Cariche elettriche; legge di Coulomb.
Campo elettrico prodotto da una carica puntiforme o da due.
Differenza di potenziale.
Costante dielettrica assoluta e relativa.
Definizione di condensatore, capacità, condensatore piano, rigidità
dielettrica.
Collegamento in serie ed in parallelo di condensatori: capacità
equivalente.
Carica e scarica di un condensatore.
Energia elettrostatica.
Laboratorio
Mezzi, strumenti
e sussidi
Verifiche
formative
in itinere
(senza valutazione)
Anno scolastico 2007-2008

Verifica del fenomeno di carica e scarica di un condensatore



Lezione frontale
Libro di testo
Laboratorio di elettrotecnica.

Monitoraggio continuo del processo d’apprendimento attraverso brevi
esercizi svolti alla lavagna dagli allievi e interventi da posto sugli
argomenti in discussione.
Esecuzione di una esperienza in laboratorio.
Compito scritto in classe


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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA

Recupero e
approfondimento
CLASSE TERZA
Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in
parallelo utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con
l’insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti
della stessa disciplina.
Per il recupero si utilizzerà in prevalenza il laboratorio di elettrotecnica
dove, partendo da osservazioni sperimentali, si dovrà risalire alla
enunciazione di leggi e principi.
Per l’approfondimento sarà invece utilizzato il laboratorio di
informatica per lo studio dei campi elettrici attraverso apposito software
di simulazione e per la visualizzazione delle curve di carica e scarica
attraverso tabelle e grafici realizzati in Excel.


1. VERIFICA IN ITINERE
Gestito dai docenti del corso in maniera autonoma. Tale compito avrà una
tipologia diversa dal compito di fine modulo ed ha un peso pari al 50% ai
fini della determinazione del voto dell’intero modulo. Il voto deve essere
calcolato pesando al 70 % le prove teoriche e al 30 % le prove di
laboratorio.
Verifiche
sommative
(con valutazione)
2. FINE MODULO:
Questa verifica è coordinata tra i docenti del corso al fine di valutare in
modo omogeneo gli obiettivi raggiunti nel modulo. Pertanto deve avere
la stessa tipologia e gli stessi obiettivi, sebbene il compito specifico
possa essere diverso da una classe all’altra. Ha un peso pari al 50% ai
fini della determinazione del voto dell’intero modulo
Tipologia: compito scritto
Livelli minimi di sufficienza:
1.
2.
3.
4.
5.

Peso
Anno scolastico 2007-2008
Conoscere il significato e le unità di misura di capacità e costante
dielettrica.
Saper calcolare la capacità equivalente di un circuito con collegamenti
misti.
Saper calcolare la costante di tempo in un semplice circuito R-C.
Essere in grado di eseguire autonomamente collegamenti di
condensatori in serie ed in parallelo;
Saper montare un circuito per la carica e scarica di un condensatore e
rilevare i valori delle grandezze elettriche interessate.
Tale modulo occupa il 13% del tempo di tutto il curricolo della terza
classe, inoltre gli argomenti trattati sono propedeutici allo studio dei
circuiti in alternata. Si attribuisce quindi un peso del 10% di tutto il
curricolo.
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
Modulo n° 4
Durata: 40 ore
Prerequisiti


Grandezze elettriche fondamentali e relative unità di misura;
Operazioni con i vettori.

Capacità di tracciare le linee di forza del campo magnetico creato da
circuiti percorsi da corrente.
Acquisizione del concetto di forza magneto-motrice e flusso.
Conoscenza delle formule per il calcolo dell'intensità di campo
magnetico creato da un conduttore rettilineo, una spira circolare ed un
solenoide.
Classificazione dei materiali in base alle loro proprietà magnetiche.
Conoscere le unità di misura delle grandezze magnetiche trattate.
Comprensione della natura delle perdite per isteresi e conoscenza dei
loro effetti.
Capacità di risalire alle proprietà dei materiali ferromagnetici dall'analisi
della loro curva di magnetizzazione e di valutarne i campi di
applicazione.
Applicazione della legge di Hopkinson per la risoluzione dei circuiti
magnetici con più tronchi in serie.
Capacità di dimostrare la legge di Lenz attraverso l'interpretazione dei
diversi aspetti dell'induzione elettromagnetica.
Capacità di ricavare, applicando la legge generale dell'induzione,
l'espressione della f.e.m. indotta in un conduttore in movimento.
Capacità di ricavare, per alcuni semplici casi, l'espressione delle forze
elettrodinamiche e magnetoelettriche.
Acquisizione del metodo per ricavare l'espressione dei coefficienti di
auto e muta induzione e della capacità di illustrarne il significato.
Saper discriminare la f.e.m. di autoinduzione da quella di mutua.





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Obiettivi



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

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Contenuti
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

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
Anno scolastico 2007-2008
Magneti naturali.
Campi magnetici prodotti da correnti elettriche.
Intensità di campo magnetico, forza magneto-motrice, permeabilità
magnetica, vettore induzione, flusso
Curva di magnetizzazione dei materiali magnetici, isteresi magnetica,
perdite per isteresi.
Circuiti magnetici, legge di Hopkinson.
Energia magnetica
Fenomeno dell'induzione elettromagnetica, legge di Lenz, espressione
generale delle f.e.m. indotte.
F.e.m. indotta in conduttore in movimento in un campo magnetico
uniforme.
Forze elettromagnetiche, azioni elettrodinamiche.
Correnti parassite.
Auto e mutua induzione.
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
Laboratorio
1. Osservazioni sui campi creati da magneti artificiali o da circuiti percorsi
da correnti.
2. Osservazioni sui fenomeni di induzione elettromagnetica e sulla nascita e
gli effetti delle correnti parassite.
Anno scolastico 2007-2008
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
Mezzi, strumenti
e sussidi
Verifiche
formative
in itinere
(senza valutazione)


Recupero ed
approfondimento

CLASSE TERZA




Lezione frontale
Libro di testo
Laboratorio di elettrotecnica
Videocassette sui campi magnetici

Monitoraggio continuo del processo d’apprendimento attraverso esercizi
svolti alla lavagna dagli allievi, interventi da posto sugli argomenti in
discussione e tramite la somministrazione di test a risposta multipla.
Le due attività di recupero ed approfondimento saranno svolte in parallelo
utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con l’insegnante
tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti della stessa
disciplina.
Per il recupero si punterà, prevalentemente, sullo svolgimento di esercizi
in piccoli gruppi con forme di tutoraggio affidate ad allievi più bravi che,
attraverso il compito loro affidato, rafforzeranno le capacità di sintesi di
comunicazioni.
Per l’approfondimento sarà invece utilizzato il laboratorio di informatica
per la redazione di un foglio Excel per la risoluzione di circuiti magnetici.
1. VERIFICA IN ITINERE
Gestito dai docenti del corso in maniera autonoma. Tale compito avrà una
tipologia diversa dal compito di fine modulo ed ha un peso pari al 50% ai fini
della determinazione del voto dell’intero modulo. Il voto deve essere
calcolato pesando al 70 % le prove teoriche e al 30 % le prove di laboratorio.
Verifiche
sommative
(con valutazione)

3. FINE MODULO:
Questa verifica è coordinata tra i docenti del corso al fine di valutare in
modo omogeneo gli obiettivi raggiunti nel modulo. Pertanto deve avere la
stessa tipologia e gli stessi obiettivi, sebbene il compito specifico possa
essere diverso da una classe all’altra. Ha un peso pari al 50% ai fini della
determinazione del voto dell’intero modulo
Tipologia: compito scritto, risoluzione di un problema relativo al
dimensionamento di un circuito magnetico.
Livelli minimi di sufficienza:
1. Conoscere le definizioni delle grandezze magnetiche e delle relative unità
di misura.
2. Saper calcolare il flusso magnetico in semplici circuiti magnetici
3. Conoscenza della legge di Newmann-Lenz
4. Conoscenza delle modalità di generazione delle correnti parassite, dei loro
effetti e delle tecniche adottate per ridurle.
5. Conoscenza delle formule per il calcolo delle forze elettromagnetiche ed
elettrodinamiche.
Anno scolastico 2007-2008
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA

Peso
CLASSE TERZA
Tale modulo occupa circa il 40% del tempo di tutto il curricolo della terza
classe. Gli argomenti trattati sono propedeutici sia allo studio del modulo
successivo che a quello delle macchine elettriche per cui si attribuisce un
peso del 40% di tutto il curricolo
n°2-3
Anno scolastico 2007-2008
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ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA
CLASSE TERZA
Esempi di griglie di valutazione per le verifiche
Compito scritto
Indicatori
conoscenza e completezza
degli argomenti
Peso
0,4
Livello di
sufficienza
Conosce le leggi studiate,
anche se non sempre le
applica correttamente.
correttezza e
completezza dei
calcoli
0,3
Non commette
errori gravi.
forma, chiarezza, rigore
logico
unità di misura
0,2
0,1
Le scelte sono commentate
brevemente ed i passaggi
sono sufficientemente chiari.
Non confonde le unità
di misura delle
grandezze elettriche
principali
Problema a soluzione rapida
Indicatori
Conoscenza e completezza
della trattazione
Svolgimento calcoli
Capacità argomentativa
e rigore logico
Peso
0,5
0,3
0,2
Non commette errori tali da
Livello di Conosce le leggi studiate, anche se
incidere sull’ordine di
sufficienza non sempre le applica correttamente.
grandezza del risultato.
Le scelte sono commentate
brevemente ed i passaggi seguono una
sequenza logica.
Relazione di laboratorio
Indicatori
Schema elettrico
Tabelle e
calcoli
Grafici e diagrammi
Relazione tecnica
Forma
Peso
0,1
0,3
0,2
0,3
0,1
Rappresentazione
grafica senza
Livello di errori di
sufficienza collegamento o
nella simbologia
C.E.I.
Riporto dei dati in una
tabella in modo
facilmente
comprensibile;
elaborazioni degli stessi
prive di errori rilevanti
e con l’indicazione
delle unità di misura
Sviluppo chiaro dei
Rappresentazione di punti salienti della
diagrammi e/o grafici esperienza pur senza
senza errori nella
particolari
scelta delle scale e
approfondimento o
delle unità di misura. rigore logico nella
esposizione.
Elaborato
redatto in
maniera
comprensibile
e nel
complesso
abbastanza
ordinato
Prova individuale di laboratorio
Indicatori
Capacità di lettura
Dello schema elettrico.
Capacità di lettura
degli strumenti
Capacità di interpretazione ed
organizzazione dei dati misurati
Peso
0,5
0,3
0,2
Determina correttamente la
Identifica ed inserisce correttamente i portata degli strumenti, conosce
Livello di
componenti e gli strumenti leggendo le formule per le costanti
sufficienza
uno schema elettrico già redatto.
strumentali; commette qualche
errore di calcolo e di lettura.
Anno scolastico 2007-2008
Organizza i dati letti in una
tabella in modo chiaro
utilizzando le unità di misura
appropriate.
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