ADCIRC3
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Laboratorio per l’Educazione alla Scienza Percorso didattico su I circuiti Attività didattica ADCIRC3 Gli effetti, i pericoli, lo sfruttamento della corrente elettrica DATA: ..................................................................... SCUOLA: .................................................................. CLASSE: ................................................................... DOCENTE: ................................................................ COGNOME e NOME: ................................................. GRUPPO N°: ............................................................... Città della Scienza ADCIR3 pag.1 Durante questa attività didattica realizzerai circuiti formati da generatori e utilizzatori e misurerai tensione, correnti e resistenze per studiarne le caratteristiche e riflettere sulle possibili applicazioni. Poi cercheremo di capire come funziona l’impianto elettrico di casa e cosa accade al nostro organismo quando è attraversato da corrente elettrica. N.B. In tutte le esperienze che seguono si mantiene costante la tensione ai capi del generatore. 1. DOMANDE INTRODUTTIVE 1.1)La corrente elettrica che attraversa un conduttore viene rivelata attraverso i suoi effetti. Ricorda il principio di funzionamento di alcuni misuratori di corrente. ………………………………. …………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………. …………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 1.2) Quando due utilizzatori si dicono in serie e quando in parallelo? Descrivi le due diverse configurazioni circuitali utilizzando tensioni e correnti. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 1.3) Corrente alternata e corrente continua, in cosa differiscono? Quali utilizzatori a casa lavorano in continua? quali in alternata? …………………….………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2. GLI EFFETTI DELLA CORRENTE 2.1) Esperimento - Poni sulla basetta di prova una lampadina, collegala al generatore controllando che la tensione non superi quella massima indicata. Città della Scienza ADCIR3 pag.2 a) All'aumentare della tensione (fino al valore massimo indicato sulla lampadina) il filamento cambia colore. Descrivi ciò che accade e fornisci una tua spiegazione. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… b) Cosa accadrebbe al filamento incandescente se all'interno della lampadina al posto del gas inerte ci fosse dell'ossigeno? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2.2) Al circuito appena realizzato avvicina una bussola. a) Cosa accade? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… b) Abbiamo osservato che un ago magnetico posto nelle vicinanze di un circuito percorso da corrente ruota. Perché?………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… DISCUSSIONE (APPUNTI) Alla luce di quanto finora è stato osservato e detto a) L'effetto termico della corrente (effetto Joule) è alla base del principio di funzionamento della classica stufetta elettrica. Sostituendo il filo, in questo tipo di utilizzatore, con un altro di lunghezza doppia, la potenza della stufetta: raddoppia quadruplica rimane costante dimezza Città della Scienza ADCIR3 pag.3 b) In ognuna delle due figure seguenti sono disegnate quattro bussole disposte intorno ad un filo percorso da corrente, nel primo caso entrante nel foglio, nel secondo uscente. Completa la figura disegnando l'ago magnetico nella giusta posizione. bussola ago magnetico corrente entrante nel foglio corrente uscente dal foglio 3. CORRENTE NEI CIRCUITI IN SERIE 3.1) Completa la seguente frase. Su un resistore con le strisce colorate (codice dei colori) la prima striscia dà …………..………………….. del valore di R, la seconda striscia fornisce …..…. ………….………….….., la terza ………………………….…..……., la quarta invece …………………………………………..……………… . 3.2) Esperimento - Poni sulla basetta di prova in serie alla lampadina un resistore con resistenza confrontabile con quella offerta dalla lampadina. + - a) Confronta la luminosità della lampadina con quella osservata precedentemente, cosa noti? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… b) Cosa succederà alla luminosità della lampadina se si inverte la posizione della lampadina con quella del resistore? Fai una previsione. Città della Scienza ADCIR3 pag.4 ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… c) Verifica le tue previsioni. Risultati della verifica:……………………………………………………………………………...… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Interpreta:………………………………………………………………………………………..…… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 3.5) Esperimento - Le osservazioni che hai finora fatto sono state tutte di tipo qualitativo e come tali soggettive. Per passare a valutazioni di tipo oggettivo inserisci l’amperometro nei vari punti del circuito, vedi figura seguente. a) Compila la tabella. A1 A1 A + - A2 A A2 + (a) - (b) II [A] I1 I1 I2 I2 [A] [A] (a) (b) b) Che relazione esiste tra I, I1, e I2? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… c) Commenta i risultati ottenuti ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Città della Scienza ADCIR3 pag.5 4. TENSIONE NEI CIRCUITI IN SERIE. 4.1) Esperimento - Collega il tester come voltmetro e misura prima la tensione Vo ai capi della lampadina e della resistenza, (a); poi la tensione V1 ai capi della lampadina e la tensione V2 ai capi della resistenza, (b). V0 + V2 V1 - + (a) - (b) a) Riporta le misure eseguite nella tabella. V0 V0 [V] V1 V1 [V] V2 V2 [V] b) Che relazione esiste fra V0, V1, V2? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… c) Come interpreti i risultati ottenuti ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 5. CORRENTE NEI CIRCUITI IN PARALLELO. 5.1) Esperimento - Costruisci un circuito che veda i due utilizzatori, resistenza e lampadina, posti in parallelo, vedi figura seguente. + - Abbiamo visto che l'intensità luminosa della lampadina in parallelo alla resistenza, rispetto alla luminosità presentata nella configurazione che vede i due utilizzatori in serie, è …………………… Città della Scienza ADCIR3 pag.6 ………………………perché…………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 5.2) Inserisci l’amperometro nei vari punti del circuito, vedi figura seguente. A2 A1 A0 A3 + - a) Compila la tabella con i valori misurati della corrente. I0 I0 [A] I1 I1 [A] I2 I2 [A] I3 I3 [A] b) Che relazione esiste fra I0, I1, I2? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… c) Come interpreti i risultati ottenuti? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 6. L'IMPIANTO ELETTRICO DI UNA CASA. 6.1) Disegna l'andamento di una corrente continua e di una alternata. V V t t Città della Scienza ADCIR3 pag.7 6.2) La corrente erogata alle abitazioni e alle fabbriche dalla rete è una funzione oscillante del tempo, cosa rappresenta il valore 220 V in questa tensione di rete? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 6.3) L'impianto in una casa è realizzato in modo tale da rendere possibile l'accensione di una lampadina in una stanza, mentre in un'altra la luce è spenta ma è in funzione lo stereo. Che tipo di configurazione circuitale, serie o parallelo, rende possibile tutto ciò? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 6.4) Esperimento - Realizza un circuito che vede le due lampadine, di cui una fulminata, una volta in serie ed una in parallelo. a) Cosa osservi? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… b) Come interpreti ciò che hai osservato? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… c) Come è quindi realizzato l'impianto di una casa? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… DISCUSSIONE (APPUNTI) Alla luce di quanto finora hai appreso completa e/o rispondi alle domandi seguenti. a) Quattro lampadine uguali sono collegate nel modo seguente: Città della Scienza ADCIR3 pag.8 A B Se viene svitata la lampadina B: tutte le lampadine si spengono le altre tre lampadine restano accese con la stessa luminosità la lampadina A è più luminosa delle altre due la lampadina A è meno luminosa delle altre due Per far spegnere tutte le lampadine: bisogna svitarle tutte e quattro basta svitare una lampadina qualsiasi basta svitare una lampadina per ogni coppia basta svitare tutte e due le lampadine di una coppia b) Abbiamo visto che in un circuito la presenza di una lampadina fulminata equivale ad un interruttore aperto. Commenta ……………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 6.6) Esperimento - Come funziona un interruttore? Schematizza e realizza un semplice circuito generatore, lampadina, interruttore. 6.7) Ma esiste sempre un unico interruttore che comanda l'accensione e/o lo spegnimento di una lampadina? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Schematizza il circuito che descrive un derivatore. Città della Scienza ADCIR3 pag.9 6.8) Gli elettrodomestici hanno un consumo di energia elettrica che varia a seconda del tipo, e che, a parità di apparecchio, cambia se questo è di ultima generazione o è di tipo tradizionale. a) Stila un classifica dei consumi in un bimestre dei principali apparecchi presenti in casa, utilizzando il seguente istogramma che riporta l'energia consumata in kWh da ogni elettrodomestico stimata non a parità di tempo di utilizzo, ma considerando il tempo medio di uso di quel tipo di apparecchio in una famiglia media. Consumi energetici medi di una famiglia tipo in un bimestre scaldabagno televisore forno elettrico lavastoviglie frigorifero lavatrice asciugacapelli congelatore ferro da stiro b) Sulla bolletta bimestrale incide maggiormente il consumo della lavastoviglie (100 kWh) rispetto a quello della lavatrice (77 kWh), ma quest'ultima in una famiglia media esegue 5 lavaggi a settimana contro il lavaggio giornaliero della lavastoviglie. Quale dei due elettrodomestici consuma di più a parità di tempo di utilizzo? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Città della Scienza ADCIR3 pag.10 ………………………………………………………………………………………………………… 7. I PERICOLI DELLA CORRENTE ELETTRICA 7.1) "La corrente elettrica è pericolosa!" Alla luce di quanto finora hai fatto e discusso che cosa accade secondo te ad una persona quando tocca le prese e/o i fili dell'impianto elettrico? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 7.2) C'è un accorgimento che all'atto della realizzazione di un impianto elettrico o in un elettrodomestico può essere preso per evitare tutto ciò? il filo di mesa a terra il salvavita il fusibile Motiva le tue scelte ...................................................................................................................……… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… COMMENTI E RIFLESSIONI SULL'ATTIVITÀ SVOLTA ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………
