Programma di fisica Cl asse VA
Liceo Scientifico Statale Kennedy ; Anno scolastico 2006/2007; Professor Francesco Poli
Le pagine ed i capitolifra parentesifanno rif erimento al testo inadozio ne: Fis ica Volume 3: Ele ttromagnetismo; di J. Walker; ed.
Zanichelli. (FIS3). I l materia le dove studiare alc une parti del programma è invece scaricabile dalla pagina Web del docente
www.f rancescopoli.net, Ove segnala to, gliargomenti necessitano anche di una integrazio ne congliappuntipresia lezio ne oppure
con il testo U.Amald i, Le idee della f is ica, volume 3)
A) La carica elettrica
(materiale sulla pagina web: “La carica elettrica”; “Esercizi sulla carica elettrica” opp ure app unti in
classe. Si vedano anche FIS3 pp .1-18 e pp . 22-25 )
1.
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3.
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9.
Semplici esperienze di separazione di carica per contatto o per strofinio.
Quantizzazione e conservazione della carica elettrica.
Materiali conduttori e materiali dielettrici. Reticolo cristallino di un solido.
I conduttori e l’induzione elettrostatica.
Gli isolanti e la polarizzazione elettrica.
L’elettroscopio e la misura della carica.
La legge di Coulomb ed il principio di sovrapposizione.
Esercizi di vario tipo sul principio di sovrapposizione e sulla conservazione della carica.
La Xerografia ed il funzionamento delle fotocopiatrici e delle stampanti laser (Appunti in
classe oppure si veda U. Amaldi, Le idee della fisica, volume 3 Cap. 5: inserto “Scienza e
tecnologia”)
B) Il campo elettrico
10. Il problema dell’azione a distanza: contemporaneità e relazione di causa effetto.
Definizione del vettore campo elettrico E (Materiale sulla pagina web: “L’azione a distanza”
11. Le linee di campo per E : definizione (sorgenti e proprietà). Criterio di Faraday per la
rappresentazione dell’intensità del campo (FIS3 pp. 19-20, materiale sulla pagina web:
oppure appunti in classe).
a distanza”).
12. “L’azione
Esercizi di vario tipo sul principio di sovrapposizione e sul campo elettrico di cariche poste
nel piano cartesiano. (Materiale sulla pagina web: “Esercizi sulla campo elettrico”, ma anche
esercizi tratti da FIS3)
C) Il teorema di Gauss
(
materiale sulla pagina web: “Il teorema di Gauss”, versione semplificata, parte I e parte II)
13. Versore normale e flusso di un vettore attraverso una superficie piana.
14. Flusso di un vettore attraverso una superficie curva.
15. Dimostrazione del teorema di Gauss per il flusso di attraverso una superficie chiusa di
E
forma qualunque.
16. Applicazione del teorema di Gauss al calcolo di generato da un filo infinito
E
uniformemente carico.
17. Applicazione del teorema di Gauss al calcolo di generato da una lastra piana infinita
E
uniformemente carica.
18. Il campo di un doppio strato infinito con il principio di sovrapposizione
E
19. Esercizi applicativi
(Appunti in classe ed anche esercizi tratti da FIS3)
D) Conservatività del campo elettrico
20. Il lavoro di una forza non costante lungo uno spostamento curvo (
materiale sulla pagina web:
“Energia potenziale elettrostatica”)
21. Dimostrazione della conservatività della forza elettrostatica (
materiale sulla pagina web:
“Energia potenziale elettrostatica”)
22. L’energia potenziale elettrostatica ed il potenziale e superfici equipotenziali. Il potere
. L
delle punte
(Appunti in classe. FIS3 pp. 44-47, pp.55-57, materiale sulla pagina web: “Il Potenziale
elettrostatico” parte II, p. 7)
E) Proprietà dei conduttori metallici con uno squilibrio di carica
23. Distribuzione della carica in eccesso sui conduttori metallici: conduttore carico, conduttore
carico cavo, conduttore neutro in un campo elettrico. (
materiale sulla pagina web: “Il
Potenziale elettrostatico” parte II, pp. 1-5)
24. Il teorema di Coulomb. Direzione delle linee di forza in prossimità di un conduttore.
(
materiale sulla pagina web: “Il Potenziale elettrostatico” parte II, pp. 1-5)
25. Lo schermo elettrostatico e le sue proprietà. (
materiale sulla pagina web: “Il Potenziale
elettrostatico” parte II, p. 3 e pp. 16-18)
26. Il potere delle punte. Il Parafulmine. (
cenni qualitativi. FIS3 pp.57; materiale sulla pagina web:
“Il Potenziale elettrostatico” parte II, pp. 19-20)
ondensatori
D) I c
27. Struttura geometrica dei condensatori e campo elettrico al loro interno approssimato con il
doppio strato. Capacità dei condensatori: significato e sua dipendenza da un dielettrico fra
le armature. Calcolo della capacità
S ε0 per un condensatore piano
(FIS3 pp. 59-64)
d
28. Il condensatore come serbatoio di energia potenziale: la formula
. Il
1
U = Q ∆V
2
C =
defibrillatore.
(FIS3 pp. 64-67)
29. Significato di capacità equivalente di un sistema di condensatori. Collegamento in serie ed
in parallelo di due o più condensatori. Calcolo della capacità equivalente di due
condensatori in serie e di due condensatori in parallelo.
(FIS3 pp. 99-102)
30. Il circuito RC e la carica di un condensatore. Andamento della corrente e della carica sulle
armature
(FIS3 pp. 102-107 ma anche appunti in classe)
E) La corrente elettrica continua
31.
i F i”
i
tt i i c
tt i
t ici. Confronto fra i oto di
Il “mare d erm degl ele ron ne ondu or me all
l m
agitazione termica a la sua velocità per degli elettroni di valenza ( v ≈ 106 m/s ) ed il
T
lla corrente (qualche centimetro all’ora) a forza
to ordinato con ve ocità
o
e
.L
m
l
di deriva d
elettromotrice ed il significato dei generatori di tensione: analogia idraulica e riflessioni
sulla circuitazione nulla el campo elettrico ntensità ella corrente elettrica continua
.I
.
d
d
(FIS3 pp.80-84, integrato con gli appunti presi in classe)
32. I conduttori ohmici, la prima e la seconda legge di Ohm. Resistori.
(FIS3 pp. 84-86).
33
. Collegamento in serie e parallelo di più resistenze e legame con la corrente al loro interno.
Calcolo della resistenza equivalente ad una serie ed equivalente a un parallelo.
P s z nam nt
o i io
e o dell’amperometro e del voltmetro. Collegamento in parallelo
dell’impianto casalingo (FIS3 pp. 90-95; p.107)
34. Definizione di nodo, ramo e maglia di un circuito. La prima legge di Kirchhoff ed il
principio di conservazione della carica. La seconda legge di Kirchhoff e la proprietà di
conservatività del campo elettrostatico. Risoluzione di circuiti anche con due generatori e
più resistenze (FIS3 pp. 95-99, soprattutto gli esempi svolti ed integrato con appunti in classe)
l l
i
35. La potenza elettrica dissipata da un componente passivo qualsiasi
P = VI , e a egge d
J oule
. Il Kilowatt come misura di potenza ed il Kilowattora come misura di
P = RI 2
energia nei contatori elettrici. Esercizi di applicazione (FIS3 pp. 87-90)
F) Fenomeni magnetici fondamentali
36. Magneti naturali ed artificiali. Linee del campo magnetico e loro costruzione. Cenno alla
temperatura di Curie per i materiali ferromagnetici e riflessioni sull’origine ed il verso del
magnetismo terrestre. Analogie e differenze con il campo elettrico.
(FIS3 pp. 119-122.
Appunti in classe)
37. Descrizioni qualitative delle Esperienza di Oesterd, Esperienza di Faraday. Esperienza di
Ampère e forza tra due fili paralleli percorsi da corrente. Descrizione qualitativa
dell’origine microscopica del campo magnetico. Equivalenza bobina-magnete permanente.
(Appunti in classe, altrimenti si veda U. Amaldi - Le Idee della fisica Volume 3, Zanichelli)
38. L’intensità del campo e l’espressione vettoriale della forza che esso esercita su di una
carica in movimento (FB
orza di Lorentz) (FIS3 pp. 122-126)
mv i una carica con velocità costante in una regione con 39. Moto circolare con
r=
d
B
qB
uniforme. Moto a elica e aurora boreale. Il iscriminatore i velocità e lo spettrometro i
d
d
d
d
d
massa. Separazione degli isotopi di Uranio. Il flussometro elettromagnetico. (FIS3 pp. 126129)
40. Spira di corrente e momento torcente magnetico
(FIS3 pp. 134-136)
41. La legge di Ampère ed il campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente (legge
di Biot e Savart). Forza tra due fili percorsi da corrente (FIS3 pp. 138-140)
42. Spire di corrente e solenoidi. Cenni al magnetismo nella materia
(FIS3 pp. 140-146)
43. Descrizione del motore elettrico in corrente continua tramite la sola forza di Lorentz
(appunti in classe).
G) Proprietà del campo B
44. Descrizione delle esperienze sulla forza elettromotrice indotta (FIS3 pp. 158-160)
45. Il flusso del campo B attraverso una superficie. (FIS3 pp. 160-162)
46. La legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Cenni alle applicazioni nei microfoni
dinamici, chitarre elettriche e dispositivi di memoria (FIS3 pp. 162-165)
47. La legge di Lenz (FIS3 pp. 166-169)
48. Lavoro meccanico ed energia elettrica. Generatori e motori elettrici (FIS3 pp. 171-177)
49. Il trasformatore ed i vantaggi della corrente alternata. (FIS3 pp. 184-187 e pp. 189-200)
Roma, 15 Maggio 2007
L'insegnante
In rappresentanza degli studenti
Prof. Francesco Poli
Martina Andellini
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Paola Mazzarella
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