PROGRAMMA. Materia : ELETTRONICA ED ELETTROTECNICA CLASSE III A A.S PROF. GENNARO PALMACCIO PROF. PIETRO RO MANELLI

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1 PROGRAMMA Materia : ELETTRONICA ED ELETTROTECNICA CLASSE III A A.S PROF. GENNARO PALMACCIO PROF. PIETRO RO MANELLI Anno scolastico Pagina 1

2 Modulo n 1 Prerequisiti Obiettivi Contenuti. unità di misura delle grandezze fisiche fondamentali; elementi di calcolo vettoriale ed in notazione esponenziale; equazioni di 1 grado; capacità di risolvere sistemi di equazioni di 1 grado con uno qualsiasi dei metodi; classificare i materiali in base alle loro attitudini nei riguardi dei fenomeni elettrici. determinare le costanti strumentali del tester, inserirlo correttamente nel circuito ed effettuare misure con le diverse scale e portate. interpretare i dati di laboratorio e dedurre da questi la legge di Ohm. applicare la legge di ohm per la soluzione di semplici circuiti elettrici. conoscere le unità di misura della corrente, della f.e.m., della resistenza e della resistività. riconoscere i dispositivi elettrici che formano una rete. risolvere, tramite l'applicazione dei principi di Kirchhoff, semplici reti elettriche. distinguere i vari tipi di collegamento e determinare la resistenza equivalente. utilizzare, in maniera autonoma, il Ponte di Wheatstone. Teoria cenni sulla costituzione elettronica della materia, corpi isolanti e conduttori. definizione di corrente elettrica e forza elettromotrice. legge di Ohm: teoria e simulazione al computer. resistività dei materiali, resistenza elettrica dei conduttori. classificazione delle misure e degli strumenti: errori nelle misure. generatori e reti elettriche. principi di Kirchhoff e loro applicazioni. resistenze collegate in serie ed in parallelo; partitori resistivi di tensione e di corrente, potenziometro. ponte di Wheatstone. Laboratorio modalità di stesura di una relazione di laboratorio; uso del tester per la misura di tensioni, correnti e resistenze; misure di resistenze con metodo volt-amperometrico e verifica della legge di Ohm; misura di resistività misura di resistenza con il ponte di Wheatstone; rilievo della tensione d'uscita di un potenziometro. verifica del valore della resistenza equivalente in sistemi di collegamento misti Anno scolastico Pagina 2

3 Mezzi, strumenti e sussidi in itinere Recupero ed approfondimento lezione frontale libro di testo laboratorio di elettrotecnica breve interrogazione, anche da posto; esercizi alla lavagna. esecuzione di un esperienza di laboratorio compito in classe pratica in laboratorio. Le due attività di recupero ed approfondimento sono state svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con l insegnante tecnico pratico. Per il recupero si è utilizzato in prevalenza il laboratorio di elettrotecnica dove, partendo da osservazioni sperimentali, si è risalito alla enunciazione di leggi e principi. Per l approfondimento si è utilizzato il laboratorio di informatica per l elaborazione a mezzo di foglio elettronico dei dati sperimentali raccolti in laboratorio.. finali Peso 0,3 Fine modulo: Compito tradizionale. Esperienza di laboratorio con relazione. Livelli minimi di sufficienza: 1. Saper definire le grandezze tensione, corrente e resistenza e conoscere le relative unità di misura; 2. Conoscere la differenza fra materiali conduttori ed isolanti; 3. Saper applicare la formula che consente di ricavare la resistività di un materiale alle varie temperature; 4. Saper calcolare la resistenza di un filo utilizzando le tabelle che forniscono i valori di resistività dei materiali; 5. Saper distinguere un collegamento serie da uno parallelo; 6. Saper calcolare la resistenza equivalente di un circuito con collegamenti misti. 7. Saper applicare i principi di Kirchhoff a semplici reti elettriche anche se nella soluzione si commettono errori di calcolo. 8. Essere in grado di montare autonomamente un semplice circuito con collegamenti misti di resistenze, effettuare le relative letture e confrontarne i valori con quelli calcolati teoricamente. Tale modulo occupa il 30 % del tempo di tutto il curricolo della terza classe, inoltre il contenuto è basilare per qualsiasi altro argomento. Si attribuisce quindi un peso del 30 % di tutto il curricolo. Anno scolastico Pagina 3

4 Modulo n 2 Prerequisiti Rappresentazione di una retta sul piano cartesiano e individuazione dei punti di intersezione con gli assi; Argomenti affrontati nel modulo precedente. Obiettivi spiegare il fenomeno del riscaldamento prodotto dalla circolazione di corrente. rappresentare la retta caratteristica di carico di un generatore reale, individuare sullo stesso grafico le diverse condizioni di funzionamento ed analizzare il valore delle corrispondenti grandezze elettriche. conoscere le unità di misura della potenza e dell'energia. calcolare potenza ed energia in un circuito alimentato da uno o più generatori. effettuare il bilancio energetico in un circuito alimentato da uno o più generatori. Saper utilizzare il wattmetro per la misura della potenza. Saper interpretare e rappresentare graficamente i risultati della prova sul riscaldamento del filamento di una lampada. Teoria effetto Joule: potenza elettrica. caratteristica di carico e bilancio energetico di un generatore reale. collegamento in serie ed in parallelo di generatori. Laboratorio Contenuti Mezzi, strumenti e sussidi misura della resistenza interna di generatori singoli, collegati in serie o parallelo; misura di potenza in c.c. con il metodo volt-amperometrico e tramite wattmetro; misura della resistenza del filamento di una lampada e verifica della sua dipendenza dalla temperatura; verifica della condizione di massimo trasferimento di potenza da un generatore ad un carico. lezione frontale libro di testo laboratorio di elettrotecnica Foglio elettronico Excel per la redazione delle tabelle e dei grafici delle relazioni. Anno scolastico Pagina 4

5 in itinere breve interrogazione, anche da posto; esercizi alla lavagna; compito scritto in classe pratica in laboratorio. Recupero ed approfondimento Le due attività di recupero ed approfondimento sono state svolte in parallelo in orario mattutino utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con l insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti della stessa disciplina. Per il recupero si è utilizzato in via prioritaria il laboratorio di elettrotecnica per risalire a quanto affrontato in teoria attraverso l osservazione pratica dei fenomeni. Per l approfondimento, oltre alla simulazione al computer di circuiti con più generatori in parallelo, si è verificato in laboratorio il teorema del massimo trasferimento di potenza. Fine modulo: Compito tradizionale. Esperienza di laboratorio con relazione. finali Livelli minimi di sufficienza: 1. Distinguere i due tipi di collegamento dei generatori e conoscere le condizioni per la loro attuazione; 2. Saper effettuare un bilancio energetico in un circuito con generatore reale; 3. Saper realizzare in maniera autonoma un collegamento in serie o in parallelo di due generatori e saper misurare la resistenza elettrica interna complessiva. 4. Saper collegare un wattmetro e calcolare la sua costante strumentale. Peso 0,1 Tale modulo occupa circa il 10 % del tempo di tutto il curricolo della terza classe, inoltre il contenuto è basilare per qualsiasi altro argomento. Si attribuisce quindi un peso del 10 % di tutto il curricolo. Anno scolastico Pagina 5

6 Modulo n 3 Prerequisiti Materiali isolanti e conduttori; Grandezze elettriche fondamentali. Operazioni con i vettori Obiettivi Capacità di illustrare le azioni sulle cariche immerse in campi elettrici. Acquisizione del concetto di differenza di potenziale e capacità di renderlo con parole proprie. Conoscenza delle formule per il calcolo della capacità equivalente. Capacità di analizzare il fenomeno della carica e scarica del condensatore e di tracciare qualitativamente i relativi grafici. Conoscenza delle unità di misura delle grandezze elettriche trattate nell'unità didattica. Teoria Contenuti Cariche elettriche; legge di Coulomb. Campo elettrico prodotto da una carica puntiforme o da due. Differenza di potenziale. Costante dielettrica assoluta e relativa. Definizione di condensatore, capacità, condensatore piano, rigidità dielettrica. Collegamento in serie ed in parallelo di condensatori: capacità equivalente. Carica e scarica di un condensatore. Energia elettrostatica. Laboratorio Verifica del fenomeno di carica e scarica di un condensatore Mezzi, strumenti e sussidi in itinere Lezione frontale Libro di testo Laboratorio di elettrotecnica. Monitoraggio continuo del processo d apprendimento attraverso brevi esercizi svolti alla lavagna dagli allievi e interventi da posto sugli argomenti in discussione. Esecuzione di una esperienza in laboratorio. Anno scolastico Pagina 6

7 Recupero e approfondimento Le due attività di recupero ed approfondimento sono svolte in parallelo utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con l insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti della stessa disciplina. Per il recupero si è utilizzato in prevalenza il laboratorio di elettrotecnica dove, partendo da osservazioni sperimentali, si è risalito alla enunciazione di leggi e principi. Per l approfondimento si è invece utilizzato il laboratorio di informatica per lo studio dei campi elettrici attraverso apposito software di simulazione e per la visualizzazione delle curve di carica e scarica attraverso tabelle e grafici realizzati in Excel. Fine modulo Compito tradizionale. Esperienza di laboratorio Livelli minimi di sufficienza: Verifica finale 1. Conoscere il significato e le unità di misura di capacità e costante dielettrica. 2. Saper calcolare la capacità equivalente di un circuito con collegamenti misti. 3. Saper calcolare la costante di tempo in un semplice circuito R-C. 4. Essere in grado di eseguire autonomamente collegamenti di condensatori in serie ed in parallelo; 5. Saper montare un circuito per la carica e scarica di un condensatore e rilevare i valori delle grandezze elettriche interessate. Peso 0,3 Tale modulo occupa il 30% del tempo di tutto il curricolo della terza classe, inoltre gli argomenti trattati sono propedeutici allo studio dei circuiti in alternata. Si attribuisce quindi un peso del 30% di tutto il curricolo. Anno scolastico Pagina 7

8 Modulo n 4 Prerequisiti Grandezze elettriche fondamentali e relative unità di misura; Operazioni con i vettori. Obiettivi Capacità di tracciare le linee di forza del campo magnetico creato da circuiti percorsi da corrente. Acquisizione del concetto di forza magneto-motrice e flusso. Conoscenza delle formule per il calcolo dell'intensità di campo magnetico creato da un conduttore rettilineo, una spira circolare ed un solenoide. Classificazione dei materiali in base alle loro proprietà magnetiche. Conoscere le unità di misura delle grandezze magnetiche trattate. Comprensione della natura delle perdite per isteresi e conoscenza dei loro effetti. Capacità di risalire alle proprietà dei materiali ferromagnetici dall'analisi della loro curva di magnetizzazione e di valutarne i campi di applicazione. Applicazione della legge di Hopkinson per la risoluzione dei circuiti magnetici con più tronchi in serie. Capacità di dimostrare la legge di Lenz attraverso l'interpretazione dei diversi aspetti dell'induzione elettromagnetica. Capacità di ricavare, applicando la legge generale dell'induzione, l'espressione della f.e.m. indotta in un conduttore in movimento. Capacità di ricavare, per alcuni semplici casi, l'espressione delle forze elettrodinamiche e magnetoelettriche. Acquisizione del metodo per ricavare l'espressione dei coefficienti di auto e muta induzione e della capacità di illustrarne il significato. Saper discriminare la f.e.m. di autoinduzione da quella di mutua. Teoria Contenuti Magneti naturali. Campi magnetici prodotti da correnti elettriche. Intensità di campo magnetico, forza magneto-motrice, permeabilità magnetica, vettore induzione, flusso Circuiti magnetici, legge di Hopkinson. Fenomeno dell'induzione elettromagnetica, legge di Lenz, espressione generale delle f.e.m. indotte. F.e.m. indotta in conduttore in movimento in un campo magnetico uniforme. Laboratorio Osservazioni sui campi creati da magneti artificiali o da circuiti percorsi da correnti. Osservazioni sui fenomeni di induzione elettromagnetica e sulla nascita e gli effetti delle correnti parassite. Anno scolastico Pagina 8

9 Mezzi, strumenti e sussidi Lezione frontale Libro di testo Laboratorio di elettrotecnica in itinere Monitoraggio continuo del processo d apprendimento attraverso esercizi svolti alla lavagna dagli allievi, ed interventi da posto sugli argomenti in discussione. Recupero ed approfondimento Le due attività di recupero ed approfondimento sono state svolte in parallelo utilizzando sia le unità di insegnamento in compresenza con l insegnante tecnico pratico, sia quelle a disposizione degli insegnanti della stessa disciplina. Per il recupero si sono svolti, prevalentemente, esercizi in piccoli gruppi con forme di tutoraggio affidate ad allievi più bravi che, attraverso il compito loro affidato, hanno rafforzato le capacità di sintesi di comunicazioni. Per l approfondimento è stato invece utilizzato il laboratorio di informatica per la redazione di un foglio Excel per la risoluzione di circuiti magnetici. Fine modulo Problema a soluzione rapida Esperienza di laboratorio finali Livelli minimi di sufficienza: 1. Conoscere le definizioni delle grandezze magnetiche e delle relative unità di misura. 2. Saper calcolare il flusso magnetico in semplici circuiti magnetici 3. Conoscenza della legge di Faraday-Lenz 4. Conoscenza delle formule per il calcolo delle forze elettromagnetiche ed elettrodinamiche. Peso 0,3 Tale modulo occupa circa il 30% del tempo di tutto il curricolo della terza classe. Gli argomenti trattati sono propedeutici sia allo studio del modulo successivo che a quello delle macchine elettriche per cui si attribuisce un peso del 30% di tutto il curricolo Anno scolastico Pagina 9

10 Indicatori Esempi di griglie di valutazione per le verifiche conoscenza e completezza degli argomenti Compito scritto correttezza e completezza dei calcoli rigore lo- forma, chiarezza, gico unita' di misura Peso 0,4 0,3 0,2 0,1 Livello di sufficienza Conosce le leggi studiate, anche se non sempre le applica correttamente. Non commette errori gravi. Le scelte sono commentate brevemente ed i passaggi sono sufficientemente chiari. Non confonde le unità di misura delle grandezze elettriche principali Problema a soluzione rapida Indicatori Conoscenza e completezza della trattazione Svolgimento calcoli Capacità argomentativa e rigore logico Peso 0,5 0,3 0,2 Livello di sufficienza Conosce le leggi studiate, anche se non sempre le applica correttamente. Non commette errori tali da incidere sull ordine di grandezza del risultato. Le scelte sono commentate brevemente ed i passaggi seguono una sequenza logica. Relazione di laboratorio Indicatori Schema elettrico Tabelle e calcoli Grafici e diagrammi Relazione tecnica Forma Peso 0,1 0,3 0,2 0,3 0,1 Livello di sufficienza Rappresentazione grafica senza errori di collegamento o nella simbologia C.E.I. Riporto dei dati in una tabella in modo facilmente comprensibile; elaborazioni degli stessi prive di errori rilevanti e con l indicazione delle unità di misura Rappresentazione di diagrammi e/o grafici senza errori nella scelta delle scale e delle unità di misura. Sviluppo chiaro dei punti salienti della esperienza pur senza particolari approfondimento o rigore logico nella esposizione. Elaborato redatto in maniera comprensibile e nel complesso abbastanza ordinato Prova individuale di laboratorio Indicatori Capacità di lettura Dello schema elettrico. Capacità di lettura degli strumenti Capacità di interpretazione ed organizzazione dei dati misurati Peso 0,5 0,3 0,2 Livello di sufficienza Identifica ed inserisce correttamente i componenti e gli strumenti leggendo uno schema elettrico già redatto. Determina correttamente la portata degli strumenti, conosce le formule per le costanti strumentali; commette qualche errore di calcolo e di lettura. Organizza i dati letti in una tabella in modo chiaro utilizzando le unità di misura appropriate. Anno scolastico Pagina 10