Exhibits 2015
prof.ssa Monica Sambo Liceo Giuseppe Veronese Chioggia
emonstrative experiments, incorrectly
Ampiezza (cm) 10 osc (s) 1 osc (s)
also called Exhibits, are small and fast
1
4,5
0,45
qualitative experiences in which these
2
4,5
0,45
two questions are asked: what am I observing? Why is that happening?
Table 1: Oscillazione in funzione dell’ampiezza, molla
D
Introduzione
I neutrini sono fra gli inquilini piú strani ed elusivi dell’Universo. Particelle subatomiche che viaggiano nel cosmo e che possono attraversare tutta
la Terra come se fosse trasparente, senza interagire
con atomi o altre particelle. Gli scienziati vincitori del premio Nobel per la fisica del 2015, Takaaki
Kajita, fisico giapponese ed il canadese Arthur B.
McDonald sono stati pionieri nello studio sperimentale delle oscillazioni dei neutrini, un fenomeno grazie
a cui queste particelle subatomiche cambiano identitá. L’osservazione di queste oscillazioni é stata
fondamentale per determinare la massa dei neutrini,
un ingrediente molto importante per la comprensione dei mattoni fondamentali della materia. Per
questo motivo nel giorno dell’open day per le scuole
medie si é deciso di effettuare un esperimento sulle
oscillazioni delle molle. Inoltre questo 2015 é l’anno
internazionale della luce e molti esperimenti hanno
come tema conduttore il fenomeno luminoso.
Meccanica
é il periodo di oscillazione, m é la massa applicata
alla molla e k é la costante di rigiditá della molla.
Concetti teorici: La costante di rigiditá k della
molla é data dalla relazione: k = mg
x nella quale m é
la massa applicata, g é l’accelerazione di gravitá e x
é l’allungamento della molla. Il valore teorico di g
(accelerazione di gravitá) é di 9,81 m/s2 .
Strumenti utilizzati: Due molle di diversa rigiditá;
quattro masse da 50 g l’una; sostegno metallico con
supporto; cronometro; righello; due cursori.
Procedura: L’esperienza si divide in queste parti:
determinare se il periodo d’oscillazione dipende
dall’ampiezza d’oscillazione; determinare se il periodo d’oscillazione dipende dalla rigiditá della molla;
trovare se il periodo d’oscillazione dipende dalla
massa applicata; infine inserire tutti i dati raccolti
in tabelle e disegnare due grafici: nel primo si metteranno in confronto i valori della massa rispetto al
periodo d’oscillazione; nel secondo invece si confronteranno i valori della massa con quelli del periodo
d’oscillazione al quadrato. Come ultimo obiettivo
p si
deve verificare la seguente relazione: T = 2π m
k.
Il pendolo a molla: esperimento
quantitativo di gruppo
Conclusione: Con questa attivitá di laboratorio
abbiamo verificato che il periodo d’oscillazione di
Obiettivi: Determinare se il periodo di oscil- una molla dipende dal tipo di molla utilizzata e
lazione di un pendolo a molla dipende dall’ampiezza dalla massa applicata. All’aumentare della massa
dell’oscillazione, dalla rigiditá della molla
p e dalla applicata aumenta anche il periodo d’oscillazione in
massa applicata; verificare che: T = 2π m
k , dove T particolare il periodo d’oscillazione al quadrato é
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Rigiditá
10 osc (s)
1 osc (s)
D
T
4,5
5,5
0,45
0,55
Table 2: Oscillazione in funzione della rigidit della molla
Figure 3: Emisferi di Magdeburgo
direttamente proporzionale alla massa applicata.
Massa(kg)
10T(s)
T(s)
T 2 (s2 )
k
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
2,80
3,60
4,50
5,00
6,00
6,50
0,280
0,360
0,450
0,500
0,600
0,650
0,0784
0,1296
0,2025
0,2500
0,3600
0,4225
8,014
9,696
9,308
10,05
8,727
8,923
Esperimenti con la pompa per il
vuoto
Crepavesciche
Materiale utilizzato: Pompa pneumatica, bicchiere ricoperto con una pellicola trasparente (domopack)
Table 3: Oscillazione in funzione della massa della molla Cosa osservare: Un bicchiere di vetro, ricoperto
da una pellicola fissata con un elastico alla estremitá
cava, viene appoggiato sul supporto della pompa
pneumatica. Azionando la pompa, estraiamo l’aria
dalla campana. La pellicola si gonfia fino a rompersi.
Cosa vuol dire: La pressione esercitata dall’aria
esterna, non piú bilanciata da quella in precedenza
esercitata dall’aria interna e provoca in pochi istanti
la lacerazione della pellicola.
Emisferi di Magdeburgo
Figure 1: Periodo in funzione della massa
Figure 2: Periodo al quadrato in funzione della massa
Materiale utilizzato: Pompa pneumatica, emisferi di Magdeburgo
Notizie storiche: Intorno al 1655 Otto von Guericke (1602-1686), borgomastro di Magdeburgo, mise
a punto una pompa pneumatica che poteva estrarre
l’aria da recipienti a tenuta. Grazie a questo nuovo
strumento, von Guericke poté allestire a Magdeburgo,
nel 1657, una spettacolare esperienza alla quale assisté un enorme numero di concittadini.
Cosa osservare: Appoggiare la valvola leggermente
aperta degli emisferi sul disco della pompa a vuoto,
ed azionare la pompa in modo da togliere l’aria
all’interno. Dopo un breve intervallo di tempo sará
quasi impossibile staccare i due oggetti metallici.
Cosa vuol dire: La pressione esterna degli emisferi
impedisce il loro distacco. Per separare gli emisferi sará sufficiente inserire all’interno degli stessi
dell’aria in modo che la pressione interna diventi
uguale a quella esterna.
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Figure 4: Campanello elettrico
Campanello elettrico
Materiale utilizzato: Pompa pneumatica, campanello elettrico o qualsiasi altra sorgente di suono e
campana di vetro
Cosa osservare: Il campanello viene posto sul piatto della pompa aspirante e si aziona collegandolo in
cc ad una ddp di circa 10 V, infine viene coperto dalla
campana di vetro e si aziona la pompa. Si osserva
che, man mano che l’aria viene aspirata, il suono del
campanello diviene sempre pi impercettibile fino a
scomparire.
Cosa vuol dire: Il suono e la luce sono due diversi tipi di onde: la prima é un’onda meccanica,
la seconda é un’onda elettromagnetica. Le onde
meccaniche necessitano di un mezzo per propagarsi,
quale l’aria, mentre le onde elettromagnetiche si
possono propagare anche nel vuoto. Quando viene
tolta l’aria dalla campana di vetro, viene tolto il
mezzo di propagazione per le onde sonore, mentre
la propagazione delle onde elettromagnetiche non
viene influenzata; per questo non si recepisce piú il
suono del campanello, mentre gli oggetti interni alla
campana sono ancora visibili.
all’interno del tubo é presente l’aria, si puó notare
che capovolgendo lo strumento la sfera di metallo
tocca l’estremitá del tubo per prima, il cartoncino
per secondo e la piuma per ultima. Se invece al tubo
é stata tolta l’aria, si puó notare che tutti e tre gli
oggetti nel tubo cadono contemporaneamente.
Cosa vuol dire: l’esperimento del tubo di Newton serve a dimostrare come in assenza di aria sia
valido il principio di Galileo Galilei, secondo cui ogni
corpo cade con la stessa accelerazione, e pertanto due
oggetti lasciati cadere contemporaneamente arrivano
nello stesso istante. In aria la differente velocitá di
caduta dei gravi é dovuta alla diversa resistenza che
l’aria pone sui corpi.
Baroscopio
Materiale utilizzato: Pompa pneumatica, Baroscopio
Notizie storiche: Il baroscopio, strumento inventato da Otto von Guericke (1602-1686), serve per la
dimostrazione del principio di Archimede applicato
ai gas, secondo cui ”un corpo immerso in un fluido
riceve una spinta dal basso verso l’alto uguale al peso
del fluido spostato”.
Cosa osservare: l’esperimento consiste nel porre
sotto una campana di vetro una bilancia che invece
dei due piatti consueti ha agganciati da una parte
una sfera cava di grande volume, dall’altra un peso
di massa maggiore ma di minor volume. Si nota
subito che i due pesi sono perfettamente in equilibrio
in aria. Quando invece, per mezzo di una pompa
pneumatica, viene tolta l’aria da sotto la campana,
si nota che la bilancia s’inclina pendendo dalla parte
della sfera cava di volume maggiore, che nel vuoto
pesa dunque di piú del contrappeso.
Cosa vuol dire: La sfera, avendo un volume maggiore, sposta una maggiore quantitá d’aria ricevendo
cosı́ una spinta maggiore verso l’alto che le permette
Tubo di Newton
di stare in equilibrio con il contrappeso posto sulla
Materiale utilizzato:
Pompa pneumatica, bilancia.
tubo di Newton con due oggetti di massa diversa
all’interno
Palloncino nel vuoto
Notizie storiche: L’esperimento del tubo a vuoto é
stato ideato e progettato da Galileo Galilei, che non Materiale utilizzato: Pompa pneumatica, camé stato peró il suo esecutore, a causa dell’inesistenza pana di vetro, palloncini.
di macchine pneumatiche. Il primo scienziato ad Cosa osservare: Si prende un palloncino di gomma,
eseguire questo esperimento é stato Isaac Newton. lo si gonfia leggermente e lo si annoda all’estremitá.
Cosa osservare: Nel tubo di vetro sono state in- In seguito lo si mette sotto ad una campana di vetro
serite una piuma, una sfera di metallo e un pezzettino insieme ad un palloncino vuoto, collegata tramite un
di cartone; ad una estremitá del tubo si trova un tubo ad una macchina pneumatica che toglie da sotto
rubinetto dal quale, per mezzo di una macchina pneu- la campana tutta l’aria presente, creando il vuoto.
matica é possibile aspirare l’aria dall’intero tubo. Se Dopo poco tempo dall’accensione della macchina
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pneumatica il palloncino comincia a gonfiarsi sempre
di piú. Se invece si toglie dalla campana il tubo che
la collega alla macchina pneumatica, cosı́ da lasciar
entrare l’aria, il palloncino si sgonfia fino a ritornare
allo stato iniziale.
Cosa vuol dire: Con questo esperimento viene verificata la legge di Boyle, cioé a temperatura costante
pV = cost: appena la pressione esterna diminuisce,
grazie all’aspirazione dell’aria, il volume dell’aria
all’interno del palloncino aumenta; viceversa quando
la pressione esterna aumenta, il volume dell’aria nel
palloncino diminuisce. Tutto ció avviene perché i
gas, al contrario dei solidi e dei liquidi, non hanno
un proprio volume e quindi, in assenza di pressione
esterna, le loro molecole possono allontanarsi tra di
loro a piacimento.
Ebollizione dell’acqua a temperatura
ambiente
Materiale utilizzato: Pompa pneumatica, bicchiere con acqua.
Cosa osservare: Eliminando l’aria all’interno della
campana a vuoto si osserva che l’acqua bolle pur
mantenendosi a temperatura ambiente.
Cosa vuol dire: In situazioni normali l’acqua bolle
a circa 100o C, questo perché a quella temperatura
il calore conferisce alle molecole un’energia cinetica
sufficiente per spezzare i legami dello stato liquido
e le molecole si possono liberare sotto forma di gas;
sarebbe peró piú corretto dire che questo accade
a quella temperatura (100o C) e a quella pressione
(1 atm). Togliendo l’aria si abbassa la pressione e
l’acqua bolle ad una temperatura minore dei 100o C,
esattamente a temperatura ambiente.
Ottica
La luce é bianca?
Materiale utilizzato: Un proiettore ottico magnetico, due prismi ottici cioé mezzi ottici delimitati
da facce piane non parallele.
Osservazione: La luce viene scomposta nelle sette
componenti monocromatiche dell’arcobaleno che
hanno lunghezza d’onda diversa. Inserendo un secondo prisma nel cammino ottico del fascio deviato si
osserva che le componenti non possono essere scomposte ulteriormente. Inserendo nel cammino ottico
della luce una lente convergente, questa si ricompone
e diventa bianca. Inserendo dei filtri nel cammino
ottico, vicino allo schermo si possono effettuare delle
interessanti osservazioni, ad esempio inserendo un fil-
Figure 5: Disco di Newton
tro verde, questo assorbe tutte le componenti tranne
il verde che é l’unica che riesce passare attraverso il
filtro. Se, successivemente, si inserisce nel cammino
ottico un filtro rosso allora si ossserverá una situazione di estinzione. Definizione La luce é un’onda
trasversale e la vibrazioni dell’onda é sempre perpendicolare alla direzione di propagazione secondo
infiniti piani paralleli.
Disco di Newton
Materiale utilizzato: Disco formato da settori diversamente colorati (blu, azzurro, verde chiaro, verde,
giallo, arancione, rosso e viola) ed una macchina di
rotazione.
Cosa osservare: Osservare che il disco é composto
da sezioni di diversi colori cioé quelli dello spettro
elettromagnetico; far ruotare il disco piú velocemente
possibile; si osserva che il disco non diventa bianco
ma di un grigio molto chiaro.
Cosa vuol dire: Il disco dovrebbe apparire bianco
poiché i colori dello spettro fanno apparire la luce
bianca. Ci non avviene perché difficile riprodurre
esattamente i colori spettrali con le loro sfumature e
la loro relativa estensione.
Specchi concavi e convessi
Materiale utilizzato: proiettore ottico magnetico,
specchio concavo e specchio convesso.
Cosa osservare: Osservare che un fascio di raggi
paralleli convergono o divergono verso un unico punto
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chiamato fuoco.
Cosa vuol dire:
Lo specchio é una superficie
su cui si riflette un’immagine, la luce é considerata
un insieme di raggi luminosi ed é un’onda elettromagnetica. Nell’ottica geometrica prevale la teoria
corpuscolare; i raggi che escono dal proiettore sono
parassiali cioé quasi paralleli all’asse ottico; la riflessione é un fenomeno fisico che avviene quando
onde di qualsiasi tipo incidono su un ostacolo piano,
in questo modo si generano altre onde che si allontanano dall’ostacolo. La riflessione segue due leggi:
Legge I ) in un onda il raggio incidente, il raggio
riflesso e la normale alla superficie di separazione
appartengono allo stesso piano;
Legge II) l’angolo di incidenza coincide con l’angolo
di riflessione;
Equazione dei punti coniugati: p1 + 1q = R2 = f1
Con p = distanza dell’oggetto dallo specchio
q = distanza dell’immagine dallo specchio
f = fuoco dello specchio, con f positivo nello specchio
concavo, f negativo nello specchio convesso.
R = raggio dello specchio.
Figure 6: Polarizzazione della luce
il raggio emergente é unico ed é polarizzato linearmente. Questo tipo di polarizzazione viene chiamata
polarizzazione per assorbimento. Quando un fascio
di luce attraversa un filtro polarizzatore orientato in
direzione Nord-Sud, l’onda luminosa in uscita vibra
solo nel piano fissato dal polarizzatore (in questo caso
N-S), il resto dell’energia luminosa viene completamente assorbita. Inserendo un ulteriore polarizzatore
con un’inclinazione data dall’angolo α, in uscita la
vibrazione sará la proiezione della direzione N-S secondo la nuova inclinazione. Se i due polarizzatori
sono perpendicolari, con α = 90o , tutta l’energia
luminosa viene assorbita.
Sostanze isotrope ed anisotrope
Polarizzazione
Materiale utilizzato un foglio bianco con incollato
del nastro adesivo in piú direzioni e sovrapposto,
lenti polarizzatrici.
Cosa osservare: osservare che inserendo tra il materiale le due lenti polarizzatrici si osservano i colori
di interferenza.
Cosa vuol dire: La luce é un’onda elettromagnetica
trasversale, perció la direzione di propagazione é perpendicolare agli infiniti piani di vibrazione dell’onda.
L’onda si dice polarizzata linearmente quando la vibrazione avviene secondo un unico piano fissato nello
spazio. Nelle onde longitudinali, come il suono, non
é possibile la polarizzazione in quanto la direzione di
propagazione dell’onda coincide con la direzione di
vibrazione. La luce polarizzata si ottiene mediante filtri polarizzatori come il polaroid e sfruttando diversi
meccanismi fisici: per riflessione, doppia rifrazione
(birifrangenza) e diffusione. Alcune sostanze, come
la calcite e il quarzo, sono dette birifrangenti, in esse
l’indice di rifrazione varia nelle diverse direzioni, il
raggio di luce entrandovi si scinde in due raggi, ordinario e straordinario. Fra queste sostanze si trovano
alcuni cristalli che presentano la propriet del dicroismo, ossia assorbono uno dei raggi polarizzati in
misura maggiore dell’altro. Se un cristallo dicroico
é molto spesso l’effetto che si ottiene é che il raggio piú assorbito viene totalmente eliminato, perció
Materiale utilizzato un foglio bianco con disegnato un punto, un romboedro di calcite, un pezzo di
vetro.
Cosa osservare: osservare che inserendo appoggiando il romboedro di calcite sopra il foglio si osservano due punti.
Cosa vuol dire:
Si definisce isotropa o
monorifrangente, una sostanza che ha un unico indice
di rifrazione ed in mineralogia corrisponde ai cristalli
del sistema monometrico e cubico. L’anisotropia é
l’opposto dell’isotropia: le sostanze birifrangenti, attraversate dalla luce, producono almeno due raggi
polarizzati. I raggi che escono dalla sostanza sono
due, ed in base al tipo di sostanza anisotropa si avrá:
un raggio ordinario ed uno straordinario (cristalli
birifrangenti uniassici), o tutti e due i raggi straordinari (cristalli birifrangenti biassici). Il raggio ordinario segue le leggi fisiche dell’ottica geometrica,
il raggio straordinario é pi debole, giace su un piano ortogonale a quello del raggio ordinario, non
segue le leggi della rifrazione ed ha velocitá variabile in funzione delle direzioni di propagazione. Le
sostanze anisotrope, interposte tra due polarizzatori
incrociati, e colpite da luce, formano dei colori intensi dovuti all’interferenza dei raggi luminosi. Uno
degli esperimenti classici sulle sostanze anisotrope é
l’osservazione di un romboedro di calcite, sostanza
anisotropa ed attraversato da luce: i due raggi che ne
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Figure 7: Scomposizione in raggio ordinario e raggio
straordinario
Figure 8: Romboedro di calcite
escono a volte interferiscono tra loro. Infatti se si fa
aderire il romboedro ad un foglio con sotto un punto,
si generano due punti; se si fa ruotare il romboedro,
un punto rimane immobile (raggio ordinario), un
altro si muove (raggio straordinario) e forma una
circonferenza attorno al raggio ordinario.
Esperimenti con le macchine
elettrostatiche
Fenomeni elettrici
Materiale utilizzato: Bacchette di vetro, plastica
ebanite, panni di lana e gatto, corpi leggeri, pendolini
elettrici.
Cosa osservare: Alcuni corpi hanno la capacitá di
attirare corpi leggeri se vengono strofinati. Ad esempio se si strofina una bacchetta di vetro con un panno
di lana si osserva che essa attira corpi leggeri come
pezzettini di carta o palline di sughero. Quando un
corpo ha acquistato la proprietá di attirare i corpi
leggeri si dice elettrizzato. Se due bacchette dello
stesso materiale vengono elettrizzate mediante un
panno di lana esse si respingono. Bacchette di materiale diverso invece possono attirarsi o respingersi a
secondo della loro natura.
Cosa vuol dire: Ci sono solo due tipi di elettricitá
quella positiva e quella negativa, cariche dello stesso
segno si respingono, cariche di segno opposto si attraggono. I tipi di elettrizzazione sono per strofinio,
contatto ed induzione.
Notizie storiche: l’elettroscopio é uno strumento
utilizzato per misurare la carica elettrica di un corpo
elettrizzato. L’esempio piú semplice fu inventato e
costruito da Faraday.
Cosa osservare: L’elettroscopio é costituito da
un’ampolla di vetro con all’interno una coppia di
foglioline d’oro collegate ad un’asta metallica. L’asta,
che termina nella parte superiore con una sfera di
alluminio, entra nell’ampolla attraverso un tappo di
materiale isolante. Se si avvicina alla sferetta un
corpo carico elettricamente si vedono le due foglioline divergere. Allontanando il corpo carico, le
due lamine tornano ad avvicinarsi, il tipo di elettrizzazione che é stata effettuata é quella per induzione.
Se invece col corpo carico, si tocca il pomello di
metallo dell’elettroscopio, le due foglie rimarranno
divergenti anche dopo il suo allontanamento, in tal
caso si tratta di elettrizzazione per contatto.
Cosa vuol dire: Nell’elettrizzazione per induzione
la vicinanza di una bacchetta di plastica, strofinata
precedentemente con un panno di lana, richiama nel
pomello le cariche di segno opposto al corpo elettrizzato e quindi sulle foglioline si concentrano cariche
dello stesso segno che si respingono. Quando invece
si tocca l’elettroscopio con la bacchetta, anche se poi
viene allontanata, le foglie continuano a divergere
perché vi é un passaggio delle cariche negative della
bacchetta all’elettroscopio, le foglioline d’oro, in tal
caso, sono caricate negativamente e pertanto si respingono. Toccando con la mano il pomello si scarica
a terra la carica in eccesso e l’elettroscopio diventa
neutro.
Macchina di Wimshurst
Materiale utilizzato: la macchina di Wimshurst
Notizie storiche: la macchina elettrostatica di
Wimshurst é un dispositivo ad induzione inventato
dall’omonimo scienziato nel 1882 in Inghilterra. Con
tale generatore si é in grado di produrre delle scintille tra due elettrodi costituiti da bacchette o da
sfere collegati a due armature di un condensatore.
Si verifica in pratica una scarica dello stesso tramite
formazione di arco la cui dimensione ed il cui tempo
di vita dipendono dalla carica immagazzinata e dalla
distanza a cui sono posti gli elettrodi.
Cosa osservare: Ruotando la manovella della
macchina si osserva la rotazione in antefase dei due
dischi e lo scoccare delle scintille tra i due elettrodi
della macchina. L’intensitá delle scintille dipende
Elettroscopio
dalla distanza tra i due elettrodi e dalla carica
Materiale utilizzato: Bacchette di vetro, plastica accumulata nelle bottiglie di Leyda presenti nella
ebanite, panni di lana e gatto, corpi leggeri.
macchina stessa.
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Figure 9: Macchina di Wimshurst
Cosa vuol dire: la macchina elettrostatica di
Wimshurst é costituita da due dischi di materiale
isolante, sulle superfici esterne di entrambi i dischi
sono presenti una serie di settori metallici sottili
di forma rettangolare. Su dei supporti sono poste
dalle spazzole dai crini metallici, chiamate barre
neutralizzatici, necessarie per la realizzazione di contatti striscianti tra i dischi opposti. Azionando la
manovella, mediante pulegge, i due dischi ruotano in
antefase e, sfregando contro le spazzole, immagazzinano sulle loro superfici delle cariche di opposta
polaritá.
Argano elettrico
Materiale utilizzato: Argano elettrico, macchina
di Wimshurst
Cosa osservare: collegando l’argano elettrico con
un elettrodo della macchina elettrostatica si osserva
che l’argano ruota in senso opposto delle punte.
Cosa vuol dire: Con la macchina di Wimshurst si
carica l’elettrodo collegato con l’argano. Le punte
dell’argano sono appuntite e vengono caricate con la
macchina elettrostatica. Le cariche si distribuiscono
uniformemente sulla superficie dei conduttori e nelle
punte vi é una concentrazione maggiore di carica
in quanto la superficie coinvolta é minore. Poiché
l’esperimento si effettua in aria, le punte liberano in
aria cariche dello stesso segno che ionizzano l’aria
circostante. In sostanza l’aria é ionizzata nello stesso
segno delle punte dell’argano. Sapendo che cariche di
segno uguale si respingono si crea un moto di cariche
che corrisponde al vento elettrico, pertanto le pale
dell’argano ruotano in direzione opposta delle punte.
cariche si concentrano sulla superficie esterna e non
hanno alcuna influenza su ció che si trova all’interno.
Per dimostrarlo costruı́ una stanza rivestita da un
foglio metallico e applicó dall’esterno l’alta tensione
prodotta da un generatore elettrostatico. Utilizzando
un elettroscopio mostró che all’interno della stanza
non era presente carica elettrica.
Cosa osservare: La gabbia di Faraday si puó
trovare sotto forma di gabbia da canarino o di lastra
piana. La lastra piana é costituita da una lastra
metallica con strisce di carta velina da entrambi i
lati ed é collegata ad una macchina elettrostatica.
Mettendo in funzione la macchina elettrostatica si
puó osservare che le strisce di carta velina si sollevano da entrambi i lati. Se invece si chiude la lastra
piana accostando le due estremitá, si nota che le
strisce poste all’esterno si sollevano, mentre quelle
all’interno mantengono inalterata la loro posizione.
Nella gabbia di Faraday a forma di gabbia si osserva
lo stesso fenomeno che si verifica quando si chiude la
lastra piana.
Cosa vuol dire: Nella lastra piana aperta, collegata ad un generatore elettrostatico, la carica si
distribuisce su entrambi i lati e quindi anche sulle
striscioline, in questo modo sia la carta velina, sia
la superficie metallica vengono caricate con cariche
dello stesso segno. Dato che cariche di segno uguale
si respingono, l’estremitá libera delle strisce tende
ad allontanarsi e quindi si solleva. Questo avviene in
entrambi il lati della lastra metallica. Diversamente
succede quando la lastra piana é chiusa, infatti la
carica si distribuisce solo sulla superficie esterna,
dove si possono notare le strisce che si alzano e non
all’interno, dove invece non vi é alcun moto di cariche,
infatti le strisce rimangono ferme. Se si pone un elettroscopio all’interno della gabbia di Faraday non
viene misurato alcun passaggio di carica.
Cappello di pagliaccio
Materiale utilizzato: Macchina di Wimshurst,
cappello di pagliaccio.
Cosa osservare: Dopo aver collegato il cappello
di pagliaccio alla macchina elettrostatica, si osserva
che le strisce di carta velina con le quali é fatto il
cappello si allontanano tra di loro, per poi ritornare
nella situazione iniziale a scarica terminata.
Cosa vuol dire: Con la macchina elettrostatica vi
Gabbia di Faraday
é stato un passaggio di cariche dall’elettrodo al capMateriale utilizzato: Macchina di Wimshurst, pello di pagliaccio che sono tutte dello stesso segno.
gabbia di Faraday, lastra piana, elettroscopi
Le cariche passano alle strisce di carta del cappello
Notizie storiche: Michael Faraday osservó nel 1836 che si caricano dello stesso segno dell’elettrodo a cui il
che in un conduttore cavo elettricamente carico, le cappello é collegato. Tenendo conto che cariche dello
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stesso segno si respingono, le striscioline di carta si direttamente proporzionale alla velocitá di rotazione.
alzano perché si respingono.
Una caduta luminosa
La corrente indotta
Esperimento di Faraday
Materiale utilizzato: un tubo di plastica con
all’interno delle bobine.
Cosa osservare: Far cadere un magnete all’interno
del tubo di plastica ed osservare l’accensione delle
lampadine.
Cosa vuol dire: L’esperimento é una diretta conseguenza dell’esperimento di Faraday, il magnete
in caduta fa variare il flusso del campo magnetico
all’interno della bobina, pertanto si genera una corrente indotta che ha come conseguenza l’accensione
delle lampadine collegate alle bobine.
Materiale utilizzato: una bobina con N spire,
cavi di collegamento, un galvanometro, un magnete
rettangolare.
Cosa osservare: se si avvicina o si allontana il
magnete alla bobina, si osserva nel galvanometro lo
spostamento dell’indice che indica un passaggio di
corrente.
Cosa vuol dire: con una variazione del flusso
del campo magnetico si genera corrente che viene
chiamata corrente indotta, il flusso del campo mag- Ringraziamenti
netico viene definito come: φ = BScosα, e in questa
Si ringraziano tutti gli studenti delle classi
esperienza di Faraday varia l’angolo α.
dell’indirizzo scientifico per il contributo fornito e
per la loro disponibilitá.
Alternatore
Materiale utilizzato: alternatore e galvanometro.
Cosa osservare: girando la manovella dello strumento, viene fatto ruotare il magnete all’interno della
bobina, ai capi della quale sono collegati due led, uno
rosso ed una verde che si accendono in modo alternato.
Cosa vuol dire: i fenomeni che si osservano sono
quelli dell’induzione elettromagnetica e la produzione
di corrente alternata. In tal caso il flusso del campo
magnetico é variabile ed il suo andamento ha carattere sinusoidale. Il carattere alternato della corrente
lo si puó osservare direttamente nel galvanometro e
dall’accensione alternata dei due led colorati.
Motore dinamo
Materiale utilizzato: modello di dinamo.
Cosa osservare: ruotando la manovella dello strumento si produce energia meccanica che viene trasformata in energia elettrica.
Cosa vuol dire:
la dinamo é una macchina
rotante in grado di trasformare energia meccanica in
elettrica. Essa gode del principio di reversibilitá
in quando si puó effettuare il viceversa (motore
elettrico) cioé trasformare energia elettrica in energia meccanica, il fenomeno fisico che permette la
trasformazione dell’energia meccanica in elettrica si
chiama induzione elettromagnetica. Nella dinamo si
fa ruotare una parte mobile chiamato rotore rispetto
ad una parte fissa chiamata statore. La potenza elettrica che si osserva attraverso l’intensitá luminosa é
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