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1 I.T.I.S. E. MATTEI - SONDIO Area di progetto Classe seconda sezione Alunni: Bardea Fabio, Bertolini affaele, Branchini Carlo, Camer Pesci Alessandro, Cicuto Davide, Colombini Gabriele, Credaro Davide, Cuturic Gabriel, De Giambattista oberta, De Giovanetti Gloria, De Maron Margherita, Della Bona Davide, Faitelli Massimo, Fanchi Maikl, Fiorese Davide, Folladori Simona., Parolini Mara, Parolo Simone, Patané Lorenzo, Pedrazzi Paolo, icetti Matteo, oncaioli Davide, Simonini Alex, Simonini Davide Insegnanti: Dioli Paola, Fasani Marco, Giudes Fabio, Pezzoli enata, Quadrio Giacomo Anno Scolastico

2 SOMMAIO SOMMAIO... 2 IASSUNTO...3 ABSTACT...5 CENNI TEOICI... 6 Circuito elettrico...6 Carica elettrica...7 Intensità di corrente...8 Differenza di potenziale...8 Potenza...9 endimento...9 La prima legge di Ohm...0 La seconda legge di Ohm...2 Collegamenti in serie...6 Collegamenti in parallelo...7 IL CICUITO DELLA VILLETTA...9 Descrizione...9 Schema elettrico...22 Misure elettriche...23 isoluzione teorica del circuito...26 VALUTAZIONE FINALE

3 IASSUNTO Durante la classe seconda del corso di studi dell istituto tecnico industriale, nell ambito della materia Fisica e laboratorio si affronta lo studio delle leggi elementari che riguardano semplici circuiti elettrici: prima e seconda legge di Ohm, leggi dei collegamenti in serie ed in parallelo, legge di Joule. In particolare vengono trattati circuiti in corrente continua contenenti utilizzatori di tipo ohmico, quali lampadine ad incandescenza e resistori impiegati in apparecchi per la produzione di acqua calda. Questi dispositivi sono utilizzati anche nelle nostre abitazioni civili, anche se vengono normalmente alimentati con corrente alternata. In questa area di progetto è stata costruito un modellino di villetta in scala :0 in cui è stato installato un semplice impianto elettrico per l illuminazione dei locali e la produzione di acqua calda. 3

4 In questa area di progetto è stata costruito un modellino di villetta in scala :0 in cui è stato installato un semplice impianto elettrico per l illuminazione dei locali e la produzione di acqua calda. Gli utilizzatori sono tutti stati collegati in parallelo. È stato anche inserita una luminaria natalizia in modo da mostrare un esempio di collegamento in serie. Il circuito è alimentato in corrente continua e bassa tensione in modo da non presentare alcun problema di sicurezza. Essendo di natura esclusivamente didattica, non ha la pretesa di riprodurre un reale impianto civile, ma consente di individuarne alcuni elementi essenziali, di comprendere le loro caratteristiche ed il loro funzionamento. Attraverso il circuito sono inoltre state eseguite alcune misurazioni di grandezze fisiche ed il loro valore è stato confrontato con quelli ricavabile mediante un analisi teorica. Il risultato di questo confronto ha evidenziato differenze generalmente inferiori al 3%, molto basse per misure effettuate in un laboratorio didattico, probabilmente determinate dall imprecisione delle misure. 4

5 ABSTACT All school year round at I.T.I.S. Mattei, during phisics classes, students study the elementary laws about simple circuits, the first and second law of Ohm, the laws of connections in series and in parallel and the law of Joule. In particular direct current circuits containing Ohm type users are treated; for example incandescent bulbs (lamps) and resistors used in water heaters. These devices are also used in our houses even if they are usually fed by an alternating current. In the project carried out by the class 2ª E, a model of a small house in scale :0 was developed and there a simple electric system was placed to light the rooms and heat water. The users were all connected in parallel. Christmas illumination were placed to show one series connection. The circuit is fed by direct current and at a low voltage so that there is no security problems. The work doesn t want to reproduce a real system but it lets the students identify some of the main elements with their features and understand how the equipment work. The testing of phisical quantities has been done by the students of the class and their values have been compared with the theoritical ones. The risult of the comparison has shown differences generally less than 3%, very low considering that the measurement has been done in a didactic lab and with not very accurate measuring. 5

6 CENNI TEOICI CICUITO ELETTICO Il circuito base è costituito soltanto da un generatore di tensione, un utilizzatore e alcuni cavetti di connessione. Ciascuno di questi elementi viene convenzionalmente rappresentato con un simbolo: GENEATOE: (ad esempio pila, dinamo, alternatore) che ha il compito di produrre energia elettrica convertendola da un altra forma di energia (chimica per la pila, cinetica per gli altri due). Generatore di tensione continua: Generatore di tensione continua dotato di potenziometro per la regolazione UTILIZZATOE: (lampadina, resistore di uno scaldaacqua e di una stufetta elettrica) elemento che trasforma l energia elettrica in altre forme (termica e radiante) FILI CONDUTTOI: hanno il compito di mettere in contatto il generatore e gli utilizzatori. Dopo aver realizzato un circuito elettrico la lampadina si accende e resta accesa. Se gli elementi del circuito costituiscono una catena che disegna un percorso chiuso il circuito è detto chiuso e la corrente circola. Se stacchiamo un filo conduttore da un polo del generatore la corrente si interrompe il circuito è detto aperto. Per aprire e chiudere un circuito possiamo utilizzare un INTEUTTOE. Interruttore chiuso Interruttore aperto 6

7 Nell impianto del nostro modellino, per accendere e spegnere la lampadina di una camera da letto, abbiamo anche posizionato due DEVIATOI. Questi consentono di agire sulla lampada in due punti diversi della stanza. Il loro funzionamento è spiegato nello schema illustrativo. Deviatore chiuso Deviatore aperto Nel caso di deviatore chiuso agendo su un qualunque pulsante si ottiene l apertura del circuito. Viceversa nel caso di deviatore aperto si ottiene la chiusura. CAICA ELETTICA Gli atomi sono costituiti da un nucleo formato da protoni e neutroni attorno al quale ruotano gli elettroni disposti su strati detti orbitali. In alcuni atomi tutti gli elettroni sono fortemente legati al nucleo; gli elettroni di questi atomi possono essere spostati dal loro nucleo solo con grande spesa di energia. I materiali costituiti da atomi di questo tipo sono detti isolanti. In altri atomi ci sono uno o due elettroni debolmente legati al nucleo. Già alla temperatura ambiente, l agitazione molecolare fa sì che questi elettroni si stacchino dal loro nucleo e vaghino per il reticolo cristallino. Questi elettroni possono essere condotti, spendendo poca energia, da un punto ad un altro dell oggetto. I materiali formati da atomi di questo tipo sono detti conduttori metallici. Normalmente un conduttore metallico si presenta quindi come un aggregato di ioni positivi, immersi in una nube di elettroni di conduzione negativi che vagano disordinatamente nel materiale. Mentre gli ioni positivi del reticolo cristallino continua ad oscillare attorno ad una posizione di equilibrio, fornendo adeguatamente una qualche forma di energia è possibile creare un punto di attrazione e uno di repulsione per gli elettroni di conduzione, cosicché essi si muovano tutti in una direzione privilegiata. Un flusso ordinato di cariche elettriche è detto corrente elettrica. L energia elettrica viene fornita agli elettroni da un generatore di tensione. Esso è un dispositivo provvisto di due poli uno negativo e uno positivo che attraggono e respingono le 7

8 cariche. Si dice anche che un generatore di tensione crea un campo elettrico cioè una zona in cui le cariche elettriche sono soggette all azione di forze elettriche. Una corrente elettrica può essere instaurato all interno di un metallo, ma anche in una soluzione salina. Mettendo un qualunque sale in acqua, esso si dissocia in ioni positivi e negativi (ad esempio il sale da cucina si dissocia in ioni positivi Na + e ioni negativi Cl ). In questo caso inserendo i due poli di un generatore si ha una migrazione di cariche positive verso il polo negativo e una di cariche negative verso il polo positivo. Per ragioni storiche il verso della corrente si assume dal polo positivo a quello negativo del generatore. Nei conduttori metallici, le cariche in moto sono elettroni di conduzione che quindi fanno un percorso inverso. INTENSITÀ DI COENTE Un conduttore percorso da corrente tende sempre a riscaldarsi(effetto termico della corrente). Ci sono però altri modi per rilevare una corrente, ad esempio: un ago magnetico posto vicino a una bobina percorsa da corrente subisce una deviazione come se fosse posto vicino a una calamita(effetto magnetico della corrente). Inoltre facendo passare corrente in una soluzione salina si può innescare una reazione chimica(effetto chimico della corrente).i diversi effetti della corrente possono essere usati per interpretarne il comportamento. Essi ci suggeriscono l idea che la corrente possa essere più o meno intensa. Per misurare la corrente che attraversa un circuito la luminosità di una lampadina è un criterio poco efficace.è meglio quindi ricorrere agli altri effetti della corrente. Oggi l unità di misura dell intensità di corrente è definita per mezzo dell effetto magnetico. L unità di misura così definita si chiama Ampere.Nel sistema internazionale l intensità di corrente è considerata una grandezza fondamentale. Lo strumento che,sfruttando l effetto magnetico, misura l intensità di corrente che lo attraversa è l amperometro. DIFFEENZA DI POTENZIALE Per creare punti di attrazione e di repulsione atti a creare una corrente elettrica è necessario fornire energia. Ciò viene fatto solitamente tramite un generatore di tensione o di differenza di potenziale (d.d.p.). La d.d.p. misura l energia che una carica di valore unitario assorbe dal generatore o cede ad un utilizzatore. 8

9 In un conduttore circola corrente solo se la tensione ai suoi capi non è nulla. Il compito del generatore è quello di mantenere la d.d.p. agli estremi del circuito, in modo che la corrente possa circolare continuamente, realizzando così un processo stazionario e non solo transitorio. L unità di misura della d.d.p. è il VOLT [V]; si ha l unità di Volt quando ogni carica di COULOMB [C] trasferisce un JOULE [J] di energia. Il generatore mantiene la d.d.p. ai capi del circuito, provocando un aumento del potenziale. Gli utilizzatori, che assorbono ognuno una determinata energia, provocando una caduta di potenziale tra i loro estremi: V E q Possiamo pensare di equiparare il generatore ad un ascensore che solleva degli oggetti. Mentre però l ascensore fornisce energia potenziale gravitazionale ad una massa, il generatore di tensione fornisce energia potenziale elettrica ad una carica elettrica. Il potenziale corrisponde alla quota raggiunta dall oggetto sollevato, mentre la tensione o differenza di potenziale corrisponde al dislivello compiuto dall oggetto sollevato. POTENZA La potenza è la quantità di lavoro fornito in un unità di tempo. L unità di misura della potenza è il Watt [W], determinata dal rapporto tra l energia utile [J] e il tempo [s]. P = E t Naturalmente il generatore fornisce potenza alle cariche elettriche, mentre un utilizzatore assorbe dalla linea elettrica l energia e quindi la potenza e la converte in forma utile. Per un generatore si avrà quindi la potenza prodotta P p, mentre per un utilizzatore si parlerà di potenza assorbita P a e di potenza resa in forma utile P u. ENDIMENTO In ogni circuito sono presenti dispersioni di potenza dovuti alla trasformazione dell energia elettrica in energia termica. 9

10 Si definisce quindi rendimento di un circuito il rapporto tra l energia assorbita E a e quella utile E u. Eu E a Esprimendo l energia come prodotto della potenza per il tempo di utilizzo, la formula del rendimento può anche essere scritta per la potenza: Pu t Pu P t P a a Essendo un rapporto tra grandezze omogenee il rendimento è un numero che non ha unità di misura. Nessun circuito può avere rendimento maggiore di (00%). Lo scopo di una stufetta elettrica è quello di riscaldare l ambiente e quindi l energia assorbita anche se dispersa verrà comunque computata tra l energia utilizzata. Il rendimento di una stufetta elettrica si avvicina quindi a uno. Come sappiamo le lampadine ad incandescenza si scaldano molto, ma questo non è lo scopo per cui sono utilizzate. Una lampadina invece riesce a convertire in energia luminosa solo il 3% circa dell energia assorbita da un generatore; essa ha pertanto un rendimento del 3%. In uno scalda acqua il rendimento può essere vicino all ottanta per cento. LA PIMA LEGGE DI OHM Questa legge descrive la relazione esistente tra la tensione applicata ai cavi dell utilizzatore e l intensità di corrente che lo attraversa. La nostra classe ha realizzato un esperienza pratica per ricavare questa legge sperimentalmente. Come si procede Per cominciare bisogna montare un circuito dove si distinguono un generatore di corrente, un utilizzatore chiamato resistenza (anche se questa è una sua proprietà) un interruttore, un amperometro e un voltmetro. Schema elettrico 0

11 Con il voltmetro(v) si misura la tensione agli estremi dell utilizzatore. L amperometro misura l intensità di corrente che attraversa l utilizzatore. Chiudiamo il circuito e gli elettroni si mettono in movimento, si spingono l uno contro l altro come avviene nel gioco del domino. La corrente arriva fino ai capi dell utilizzatore, e va quasi tutta nell utilizzatore, perché il voltmetro ha un basso assorbimento di corrente. La piccola corrente assorbita dal voltmetro non è misurabile, dunque ciò introduce un piccolo errore sistematico in questa esperienza. Schema di montaggio dell attrezzatura = Generatore di corrente 2 = Amperometro 3 = Base per connessioni 4 = Voltmetro Simboli V = tensione ai capi dell utilizzatore

12 I = intensità di corrente da cui è attraversato l utilizzatore Dati n V(V) I(A) V/I V/I 2 V. I Grafico 6 5 d.d.p. (V) , 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 I (A) Conclusioni Tra intensità e corrente c è una proporzionalità diretta =V/I. viene chiamata la resistenza dell utilizzatore, in quanto si può osservare che al crescere di questo paramentro e a parità di tensione si ha una corrente più piccola, quindi una maggiore resistenza all avanzamento delle cariche elettriche; si misura in V/A = OHM. L espressione trovata può essere riscritta in questo modo V = I che prende il nome di PIMA LEGGE DI OHM. La resistenza è dovuta agli urti degli elettroni contro il reticolo cristallino della resistenza. LA SECONDA LEGGE DI OHM Per studiare la seconda legge di Ohm abbiamo eseguito un esperienza pratica i cui scopi consistevano nello studiare alcune grandezze che influenzano il valore della resistenza di un conduttore. La resistenza è una proprietà caratteristica di un conduttore, dovuta agli urti che le cariche subiscono contro gli ioni del reticolo cristallino dello stesso conduttore che attraversano. Abbiamo ipotizzato che la resistenza dipenda: 2

13 - dalla lunghezza del conduttore, (aumentando la lunghezza del conduttore infatti aumentano gli urti degli elettroni contro il reticolo ionico); - dalla sezione del conduttore, (collegando due fili uguali ai poli di un generatore si fornisce la possibilità di transito al doppio degli elettroni e quindi la resistenza si dimezza); - dal materiale costituente il conduttore (materiali differenti hanno reticoli cristallini differenti e quindi si possono verificare rallentamenti dovuti agli urti differenti). Abbiamo montato un circuito come indicato nel seguente schema elettrico: Sono riconoscibili un generatore di corrente variabile, una resistenza costituita da un filo metallico su cui può scorrere una pinza a coccodrillo, un amperometro, un voltmetro e una resistenza z aggiuntiva il cui scopo è di limitare l intensità di corrente nel circuito. ª IPOTESI: la lunghezza del conduttore influenza il valore della sua resistenza. Sono state eseguite le seguenti misurazioni: n L V I /L L /L 2 (m) (V) (A) () (/m) ( m) (/m 2 ),00 2,3 0, ,75,80 0, , ,50,2 0,20 6, 2 3, 2,4 4 0,25 0,704 0,23 3, 2 0,8 50 Osservando i risultati si nota che tra resistenza e lunghezza di un conduttore vi è proporzionalità diretta, descritta dalla formula: = K L Per analizzare la 2ª IPOTESI è stata apportata una variante al circuito iniziale: sono stati collegati due fili ai morsetti ed eseguite le seguenti misurazioni su un filo di lunghezza metro, in modo che il valore di e K risultino numericamente uguali: n S (m 2 ) V (V) I (A) K (/m) K/S (/m mm 2 ) K S ( mm 2 /m) K/S 2 (K/mmm 2 ) 3

14 0,6 2,39 0, ,9 0,47 2 0,32 2,40 0,40 6 9,9 0,06 Attraverso i dati raccolti si è verificato che tra resistenza e sezione vi è una proporzionalità inversa, descritta dalla formula: K S = costante Tale costante prende il nome di resistività ed è solitamente indicata dalla lettera : rappresenta la resistenza di un materiale conduttore di lunghezza e sezione unitarie. L unità di misura della resistività è mm 2 /m. Si ricava quindi K = /S. Inserendo questo risultato nella formula determinata precedentemente si ricava la seconda legge di Ohm: Se viene raddoppiata la sezione il valore della resistenza diventa la metà di quello iniziale, mentre se viene raddoppiato il diametro del filo conduttore (supposto a sezione circolare), la sezione risulta quadruplicata e la resistenza divisa per quattro. Infine è stata dimostrata la 3ª IPOTESI: il materiale di un conduttore influenza la sua resistenza. Ecco i risultati ottenuti con due fili di lunghezza un metro. L S Materiale S V I K K S (m 2 ) (V) (A) (/m) ( mm 2 /m) Nichel Cromo 0,20 2,6 0,40 5,4, Costantana 0,20,20 0,46 2,6 0,52 Ecco, per esempio, la resistività di alcuni materiali ricavata dai manuali: MATEIALE ( mm 2 /m) Costantana (Nichel + rame) 0,49 Nichel cromo,0 Argento 0,06 ame 0,07 Alluminio 0,028 Platino 0,0 4

15 Ferro 0,3 Acciaio 0,8 Confrontando i valori trovati nel nostro laboratorio con quelli ricavabili dai manuali si nota una certa verosimiglianza. 5

16 COLLEGAMENTI IN SEIE Due o più utilizzatori sono collegati in serie se attraversati dalla stessa intensità di corrente: I = I = I 2 In un circuito con una pila e più lampadine collegate in serie tutti gli elementi sono attraversati dalla stessa corrente, poiché essa può percorrere un unica strada. Quindi se svitiamo una lampadina si spegne anche l altra perché il circuito si apre. La d.d.p. ai capi del generatore si ripartisce tra gli utilizzatori. V = V V 2 È ora possibile ricavare la resistenza equivalente dell intero collegamento: eq I = I + 2 I 2 eq I = ( + 2 ) I eq = + 2 La resistenza equivalente di più conduttori in serie è uguale alla somma delle resistenze dei singoli conduttori. Ogni conduttore, quindi, contribuisce con la sua resistenza a ostacolare il cammino della corrente: la resistenza totale tende ad aumentare al crescere del numero dei conduttori collegati in serie. Prendiamo in considerazione un circuito composto da due lampadine collegate in serie ad una pila. L energia fornita dalla pila deve essere suddivisa tra le due lampadine. È per questo che la luminosità di due lampadine collegate in serie è minore di quella dell unica lampadina del circuito base. Se colleghiamo in serie due pile, invece, la luminosità della lampadina aumenta fino a quasi raddoppiare. 6

17 COLLEGAMENTI IN PAALLELO Due o più utilizzatori sono collegati in parallelo se alimentati dalla stessa tensione. Proprietà dei collegamenti in parallelo V = V V 2 L energia per unità di carica trasferita a due o più utilizzatori collegati in parallelo è uguale ed equivale a quella trasferita dal generatore. Osservando lo schema risulta evidente che la corrente che attraversa l intero collegamento è pari alla somma delle correnti circolanti in ciascun utilizzare: I = I + I 2 In un circuito con una pila e più lampadine collegate in parallelo l intensità di corrente si suddivide negli utilizzatori: la somma delle intensità di corrente che attraversano ciascun utilizzatore nell unità di tempo è uguale all intensità di corrente che attraversa il generatore. I due rami del collegamento sono indipendenti. Se svitiamo una lampadina l altra rimane accesa perché la corrente ha ancora la possibilità di percorrere un circuito chiuso. È ora possibile ricavare la resistenza equivalente dell intero collegamento: V eq V V 2 2 eq 2 Si ha quindi che la resistenza di un sistema di conduttori in parallelo è il reciproco della somma dei reciproci delle resistenze dei singoli conduttori. La formula mostra come la resistenza equivalente sia sempre minore della più piccola delle resistenze dei singoli conduttori collegati in parallelo. Prendiamo in considerazione un circuito composto da due lampadine collegate in parallelo ad una pila. 7

18 La corrente si suddivide tra le due lampadine mentre l energia fornita dal generatore è fra loro condivisa: la loro luminosità appare uguale a quella della lampadina del circuito base. Anche se colleghiamo due pile in parallelo la luminosità della lampadina rimane più o meno la stessa di quella che la stessa lampadina avrebbe nel circuito base. 8

19 IL CICUITO DELLA VILLETTA DESCIZIONE Il modellino della villetta è stato costruito su indicazioni degli insegnanti grazie alla collaborazione degli aiutanti tecnici dell istituto. Come si può osservare sulla pianta allegata a fondo testo è costituita da un ingresso comunicante con la sala, una cucina, un disimpegno notte, due camere, un bagno. Il modellino della villetta è stato costruito su indicazioni degli insegnanti grazie alla collaborazione degli aiutanti tecnici dell istituto. In ogni locale è stata collocata una lampadina per l illuminazione, comandata da un interruttore. Nella camera grande abbiamo collocato due deviatori, dispositivi che consentono di accendere o spegnere una lampadina da due punti diversi. In bagno è stato disposto uno scaldaacqua elettrico. In sala è stato disposta una presa di corrente cui è stato collegato un albero di Natale con le luci. Tutti gli utilizzatori sono 9

20 collegati in parallelo come in una normale abitazione in modo da potere funzionare autonomamente. La villetta è costituita da un ingresso comunicante con la sala, una cucina, un disimpegno notte, due camere, un bagno. Le luci dell albero di Natale, come nelle realtà, sono invece collegate in serie; nella realtà ciò permette di usare lampade funzionanti a tensioni più basse e di avere consumi ridotti. Ai capi di ogni utilizzatore sono state poste due boccole in modo da poter misurare la tensione alle estremità dell utilizzatore stesso mediante un voltmetro inserito in parallelo. 20

21 Si è inoltre interrotto uno dei due fili di collegamento di un utilizzatore e i due capi scoperti sono stati dotati di boccole in modo da potere inserire un amperometro in serie con l utilizzatore e misurare l intensità di corrente assorbita. Il circuito è stato alimentato con tensione continua di valore 2 V. La bassa tensione è stata utilizzata per ragioni di sicurezza. La bassa tensione è stata utilizzata per ragioni di sicurezza. 2

22 SCHEMA ELETTICO 6 7 G CUCINA 2-CAMEA PICCOLA 3-BAGNO 4-CAMEA GANDE (con deviatore) 5-SALA 6-0 ALBEO DI NATALE I collegamenti in parallelo consentono di fare uso degli utilizzatori singolarmente. Se anche una lampadina viene tolta le altre possono funzionare ugualmente. Nei collegamenti in serie invece quando una lampadina viene tolta, oppure si brucia, le altre smettono di funzionare. Tale collegamento non consente di usare gli utilizzatori singolarmente, ma solamente tutti insieme. Esso è usato nelle luminarie degli alberi di Natale perché è richiesto che le lampadine funzionino simultaneamente, assorbendo però poca energia, in quanto la tensione totale di alimentazione si suddivide tra tutte le lampade della luminaria. 22

23 MISUE ELETTICHE Albero di Natale Per ogni lampadina dell albero di Natale sono state misurate la tensione e l intensità di corrente. Ciò ha permesso di determinare la resistenza di ogni lampada e la potenza assorbita. Sono state inoltre misurati i valori ai capi dell albero intero e riportati nella riga relativa all utilizzatore equivalente. I valori misurati sono stati confrontati con quelli che derivano dal calcolo teorico: In sala è stato disposta una presa di corrente cui è stato collegato un albero di Natale con le luci. 23

24 I 6 = I 7 = I 8 = I 9 = I 0 = I eq V eq = V 6 + V 7 + V 8 + V 9 + V 0 eq = LAMPADINA I (A) V (V) () P(W) ,2 0,2 0,2 0,2 0,2 2,3 2,3 2,5 2,5 2, ,28 0,28 0,30 0,30 0,29 UTILIZZATOE EQUIVALENTE 0,2 2, 00,50 VALOE MISUATO UTILIZZATOE EQUIVALENTE 0,2 2,0 00,45 VALOE TEOICO DIFFEENZA 0% 0,8% 0% 3% Conclusioni Come ci si aspettava la tensione totale si divide in parti uguali sui vari utilizzatori. Ogni utilizzatore assorbe una potenza uguale a quella degli altri. La resistenza equivalente misurata corrisponde a quella teorica. Le lampade fanno poca luce perché ricevono una bassa potenza di circa 0,3 W. 24

25 Circuito della villetta Anche per ogni utilizzatore sono state misurate la tensione e l intensità di corrente. Ciò ha permesso di determinare la resistenza di ogni lampada e la potenza assorbita. L albero di Natale è stato questa volta trattato come un unico utilizzatore. Sono state inoltre misurati i valori ai capi dell intero circuito e riportati nella riga relativa all utilizzatore equivalente. I valori misurati sono stati confrontati con quelli che derivano dal calcolo teorico: V = V 2 = V 3 = V 4 = V 5 = V albero = V eq eq = albero eq albero N DESCIZIONE I (A) V(V) () P (W) CUCINA CAMEA P. BAGNO CAMEA G. SALA ALBEO 0,30 0,3,67 0,30 0,30 0,2 2 2, , , ,6 3,6 9,7 3,6 3,6,45 UTILIZZATOE EQUIVALENTE 2,99 2 4, 35,9 VALOE MISUATO UTILIZZATOE EQUIVALENTE 3,0 2 4,0 35,7 VALOE TEOICO DIFFEENZA 0,3% 0% 2,5% 0,6% Conclusioni: I valori misurati e quelli teorici corrispondono. Le lampadine sono più luminose perché assorbono una potenza molto maggiore, in quanto tensione e corrente sono maggiori. Si è notato che tutte le lampade utilizzate (per l illuminazione e per l albero di Natale) sono uguali all apparenza. In effetti lo sono anche se la loro resistenza misurata non è la stessa. Il fatto è che ove passa più corrente (illuminazione) le lampade si scaldano di più. La resistenza delle lampadine dipende dalla temperatura a cui esse si trovano. 25

26 ISOLUZIONE TEOICA DEL CICUITO La soluzione teorica inizia con la semplificazione del circuito sostituendo gli utilizzatori in serie ed in parallelo con i loro equivalenti. 26

27 Dati: = 2 V =40 =7 2 =20 Soluzione: eq eq 2eq eqtot eq eq 2eq eqtot 4, 0 Le correnti circolanti negli utilizzatori hanno intensità: I eq I I I 2 3 eqtot, 2, 7 0, 2 2 Le tensioni ai capi degli utilizzatori valgono: V tot I 40 0,3 2V V tot 7,7, 9V V tot 00 0,2 2V V 2 V n 2 2tot lampadinaalbero 2, 4 lampadine 5 I valori teorici ricavati corrispondono a quelli misurati. V 27

28 VALUTAZIONE FINALE Con un area di progetto si costruisce qualcosa insieme. Ciò che si realizza è a mio avviso non sempre fondamentale, soprattutto quando lo scopo principale è quello di condividere percorsi, fatiche e soddisfazioni con la consapevolezza di avere contribuito, il grado non è mia intenzione valutarlo, a costruire il futuro. Chissà se qualcuno di questi giovani mi inviterà un giorno a prendere il te in una villa come questa, magari col tetto Giacomo Quadrio Studio di inserimento ambientale della villetta Se faccio capisco. Con questo tipo d esperienza si è potuto capire una serie di cose mirate a fare raggiungere la maturazione degli studenti. Gli aspetti teorici delle discipline didattiche sembrano sotto un certo punto di vista astratti e difficili d'apprendere, ma nel momento in cui si può verificare con le varie esperienze pratiche la loro validità e applicabilità, quegli stessi concetti appaiono alla mente più chiari e più facili da ricordare. 28

29 Inoltre è importante capire che in ambito scientifico si devono rispettare rigorosamente tutte le fasi di un processo, fare massima attenzione agli strumenti, saperli leggere con precisione, avere una certa dimestichezza in questi campi. Per raggiungere questi scopi è stato basilare per il lavoro degli alunni un particolare spirito di gruppo : esso ha permesso, infatti, una crescita anche dal punto di vista sociale ed umano. Il lavoro d equipe è stato caratterizzato dalla costante partecipazione di tutti, alimentata dall entusiasmo di una classe produttiva e creativa. SI INGAZIANO PE LA LIMITATA COLLABOAZIONE I DOCENTI QUADIO GIACOMO E GIUDES FABIO. Classe 2 E - I.T.I.S. E. Mattei - Sondrio - a.s

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