LICEO SCIENTIFICO DI STATO "CARLO CATTANEO"
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ANNO SCOLASTICO 2014-2015
CLASSE 5a G
DISCIPLINA: Fisica
DOCENTE: Prof. Cane Sergio
PROGRAMMA SVOLTO
ELETTROMAGNETISMO
Unità 1:
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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:
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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:
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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.
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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:
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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:
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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:
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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:
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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.
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Onde elettromagnetiche: definizione e caratteristiche principali.
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La velocità della luce e delle onde elettromagnetiche; dimensione fisica del termine
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Lo spettro delle onde elettromagnetiche.
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RELATIVITA’ RISTRETTA
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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
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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
