LICEO SCIENTIFICO “PRINCIPE UMBERTO DI SAVOIA” - CATANIA
Anno Scolastico 2013/2014 - CLASSE 5 H - P.N.I.
Programma di Fisica.
Prof. Alfio Carlo Russo
Elettrostatica
Elettrizzazione dei corpi. Legge di Coulomb. Bilancia di torsione di Coulomb. Unità di misura della
carica elettrica. Campo elettrico, linee di campo. Campo elettrico generato da due cariche puntiformi
uguali, da un dipolo, da una sfera carica.
Flusso del campo elettrico. Teorema di Gauss.
La carica elettrica si distribuisce sulla superficie di un conduttore. Campo elettrico prodotto da una
lastra conduttrice di dimensioni infinite. Campo elettrico prodotto da un condensatore.
Lavoro su una carica prodotto da un campo elettrico uniforme. Il potenziale elettrico.
L’elettronvolt come unità di misura dell’energia delle particelle elementari. Gli acceleratori
elettrostatici.
La capacità. Capacità di un condensatore piano. Carica e scarica di un condensatore.
Polarizzazione di un dielettrico immerso in un campo elettrico esterno. Polarizzazione indotta.
Costante dielettrica relativa. Proprietà dell’acqua come dielettrico.
La corrente elettrica
Conduttori ed isolanti. La conduzione nei metalli: modello a gas di Fermi degli elettroni di un
conduttore. Banda di conduzione. Velocità di deriva e velocità di agitazione termica.
La corrente elettrica. La resistenza elettrica. Legge di Ohm per i metalli. Misura di resistenze con
metodo Volt-amperometrico, uso di amperometri e voltmetri in templi circuiti.
La resistività nei metalli. Variazione della resistività con la temperatura. Potenza dissipata da un
conduttore attraversato da corrente,
Forza elettromotrice, caduta di potenziale. Leggi di Kirchooff.
Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore.
Il Campo magnetico.
Fenomeni magnetici - il campo magnetico.
Forza agente su un filo percorso da corrente in un campo magnetico - unità di misura del campo
magnetico.
Il campo magnetico terrestre – declinazione e inclinazione.
Esperienza di Oersted. Campo magnetico generato da un filo rettilineo percorso da corrente: Legge di
Biot-Savart. Forza tra due fili paralleli percorsi da corrente - definizione di Ampere.
Il flusso del campo magnetico - unità di misura del flusso del campo magnetico. Teorema di Gauss per
il campo magnetico.
Teorema di Ampere : applicazioni del teorema di Ampere per il calcolo di alcuni campi magnetici:
campo magnetico prodotto da un solenoide.
Momento agente su una spira in un campo magnetico. Principio di funzionamento di un amperometro.
Equivalenza tra una spira percorsa da corrente ed un magnete permanente - momento di dipolo
magnetico. Dipoli magnetici permanenti: Magnetone di Bohr. Momenti magnetici associati
all’elettrone: momento magnetico orbitale e di spin. Suscettività magnetica - ferromagnetismo :
domini di Weiss - magneti permanenti. Temperatura di Curie. Paramagnetismo - diamagnetismo.
Forza agente su una carica elettrica in moto in un campo magnetico - moto di una carica in un campo
magnetico - relazione tra la velocità della carica e il raggio di curvatura della traiettoria, frequenza di
ciclotrone. Lo spettrometro magnetico. Il ciclotrone.
L’Induzione elettromagnetica.
L’induzione magnetica : Legge di Faraday - Neumann, Legge di Lenz. La forza elettromotrice
autoindotta. Induttanza - calcolo dell’induttanza in un solenoide.
Dipendenza dal tempo della corrente in un circuito in cui è presente una f.e.m, una resistenza e una
induttanza: circuiti RL.
Generatori di corrente alternata e motori elettrici.
La corrente alternata.
Circuiti in corrente alternata - corrente alternata in un circuito resistivo - valori efficaci di tensione e
corrente - potenza media. Circuiti in corrente alternata puramente induttivi o puramente capacitivi :
reattanza induttiva, reattanza capacitiva. Angolo di fase tra corrente e tensione, potenza media fornita
da un circuito – Circuito RLC serie, impedenza, risonanza.
Il trasformatore : elevatori e riduttori.
Le equazioni del campo elettromagnetico
Equazione I e II (Flussi del campo elettrico e magnetico attraverso superfici chiuse). Equazione III: la
circuitazione del campo elettrico. Equazione IV: modifica del Teorema di Ampere, la corrente di
spostamento.
Le onde elettromagnetiche nel vuoto. Velocità delle onde e.m. – piani di vibrazione del campo
elettrico e magnetico.
Esperienze realizzate nel Laboratorio di Fisica
Osservazione di fenomeni elettrostatici. Macchina di Wimshurst, Generatore di Van der Graaf.
Costruzione di semplici circuiti elettrici su basetta con elementi resistivi in serie o in parallelo: misure
di corrente e tensione. Verifica della II legge di Ohm, misura della resistività della costantana.
Circuito RC, misura della corrente in funzione del tempo, determinazione della costante di tempo.
Forza agente su un filo percorso da corrente in un campo magnetico. Campo magnetico prodotto da un
solenoide. Traiettoria di un fascio di elettroni accelerati in un campo magnetico prodotto da 2 bobine
di Helmotz.
Il Professore
