Programma Fisica_5G - LS Carlo Cattaneo Torino
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LICEO SCIENTIFICO DI STATO "CARLO CATTANEO" Sede Centrale: Via Sostegno 41/10 - 10146 TORINO - tel: 011 7732013 – 011. 7732014 fax: 011 7732014 Succursale: Via Postumia 57/60 - 10142 TORINO - tel: 011 7071984 fax: 011 7078256 e-mail: [email protected] ANNO SCOLASTICO 2014-2015 CLASSE 5a G DISCIPLINA: Fisica DOCENTE: Prof. Cane Sergio PROGRAMMA SVOLTO ELETTROMAGNETISMO Unità 1: - - La scoperta dell’elettricità e l’evoluzione del concetto di carica. Isolanti e conduttori; metodi di elettrizzazione. Elettroscopi. Elettroforo di Volta. Interpretazione dei fenomeni di elettrizzazione secondo le attuali teorie. Legge di Coulomb e definizione di costante elettrica e dielettrica. Principio di conservazione della carica. Quantizzazione della carica elettrica. Campo elettrostatico: definizioni e proprietà. Vettore E e linee di forza. Principio di sovrapposizione. Esempi significativi di campi elettrostatici. Confronto con il campo gravitazionale. Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss; applicazioni: campo elettrico di una lastra carica, di un condensatore, di un filo e di una sfera carica con relative definizioni di densità di carica superficiale, lineare e volumetrica. Proprietà dei conduttori: pozzo e gabbia di Faraday, emisferi di Cavendish. Unità 2: - - Potenziale elettrico Energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elettrica in un campo uniforme. Differenza di potenziale elettrico. Carattere conservativo del campo elettrico; teorema della circuitazione di E. Potenziale elettrico e definizione di Volt ed elettron-volt. Analogie tra potenziale elettrico e temperatura. Relazione tra campo elettrico e potenziale. Conduttori in equilibrio elettrostatico; campo e potenziale generato da un conduttore sferico carico. Studio dei condensatori: definizione e calcolo della capacità elettrica di un conduttore, caratteristiche di un condensatore piano e calcolo della capacità. Energia di un condensatore e densità di energia del campo elettrico. Cenno sulle applicazioni pratiche dei condensatori. Unità 3: - Cariche e campi elettrici Corrente elettrica Corrente nei solidi: considerazioni generali. Definizione di intensità di corrente. Leggi di Ohm e definizione di resistenza e di resistività. Variazione della resistività con la temperatura. Semiconduttori e superconduttori. Potenza elettrica ed effetto Joule. - - Studio dei circuiti elettrici: leggi di Kirchhoff e collegamenti in serie e parallelo di resistenze e condensatori. Strumenti di misura elettrici. Codice dei colori per la misura delle resistenze. Forza elettromotrice di un generatore e resistenza interna. La corrente nei liquidi: considerazioni generali. Elettrolisi e leggi di Faraday. Cenno sulle applicazioni pratiche. Generatori di tensione: descrizione della pila di Volta e fenomeno della polarizzazione. Corrente nei gas e nel vuoto: potenziale e corrente di saturazione, scarica a scintilla e arco voltaico. Cenno sui fulmini e sulla scarica nei gas rarefatti (raggi catodici). Effetto termoionico e definizione di plasma. Unità 4: - Cenni storici sul magnetismo. Proprietà dei magneti. Campo magnetico e linee di forza. Il campo magnetico terrestre. Elettricità e magnetismo: esperienza di Oersted. Esperienze di Faraday e Ampère. Legge di Ampère e permeabilità magnetica nel vuoto; definizione dell’Ampère e del Coulomb. Forza di Lorentz. Campo magnetico generato da un filo percorso da corrente e legge di Biot e Savart. Definizione del Tesla e del Gauss. Forza esercitata da un campo magnetico su un filo percorso da corrente. Campo magnetico generato da una spira circolare e da un solenoide. Azione di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente e principio di funzionamento del motore elettrico a corrente continua. Flusso e circuitazione del campo magnetico; definizione del Weber e teorema di Ampère. Magneti e correnti atomiche: il principio di equivalenza di Ampère. Proprietà magnetiche della materia. Ferromagnetismo e ciclo di isteresi. Cenno sulle elettrocalamite. Unità 5: - - - Induzione elettromagnetica e correnti alternate. Esperienze di Faraday e correnti indotte. Analisi quantitativa dell’induzione elettromagnetica: legge di Faraday-Neumann e legge di Lenz. Il campo elettrico indotto. Autoinduzione e definizione di induttanza. Correnti di chiusura e apertura di un circuito. Correnti alternate: considerazioni generali, legge fondamentale e proprietà. Cenni sull’alternatore e sulla produzione, trasporto e distribuzione dell’energia elettrica. Unità 7: - Moto di cariche in campi elettrici e magnetici Moto di cariche in un campo elettrico uniforme. Moto di cariche in campi magnetici. Le fasce di Van Allen e le aurore boreali. Equilibrio tra campo elettrico e campo magnetico. Cenno sull’LHC del CERN di Ginevra. Unità 6: - Campo magnetico Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche Le equazioni dell’elettricità e del magnetismo nel vuoto e le asimmetrie notate da Maxwell. Il termine mancante e la generalizzazione della legge di Ampère sulla circuitazione. Definizione di corrente di spostamento. Le equazioni di Maxwell nel caso generale, nel caso statico e in assenza di cariche e correnti. - Onde elettromagnetiche: definizione e caratteristiche principali. - La velocità della luce e delle onde elettromagnetiche; dimensione fisica del termine - Lo spettro delle onde elettromagnetiche. 1 0 0 . RELATIVITA’ RISTRETTA - Il problema delle equazioni di Maxwell a riguardo dell’invarianza della velocità della luce. La questione dell’etere: esperimenti di Maxwell e di Michelson e Morley. Le trasformazioni di Lorentz e il confronto con quelle galileiane. L’articolo di Einstein del 1905 e i postulati della relatività ristretta. La legge relativistica di composizione delle velocità, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze (senza dimostrazioni). Critica al concetto di simultaneità. Cenni di dinamica relativistica. Esperienze di laboratorio - Campi elettrici Proprietà dei conduttori Prima legge di Ohm Seconda legge di Ohm Testi adottati: Parodi – Ostili – Mochi Onori Fisica in evoluzione Volumi 2 e 3 Linx Torino, 11 giugno 2015 Il docente I rappresentanti di classe
