ISTITUTO PROFESSIONALE PER L INDUSTRIA E L ARTIGIANATO GUSPINI ANNO SCOLASTICO 2013/2014 PIANO DI LAVORO

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1 ISTITUTO PROFESSIONALE PER L INDUSTRIA E L ARTIGIANATO GUSPINI ANNO SCOLASTICO 2013/2014 PIANO DI LAVORO MATERIA CLASSE INDIRIZZO DOCENTI TECNOLOGIE ELETTRICO-ELETTRONICHE E APPLICAZIONI IV^B M.A.T. MELIS ANTONIO (4h) FADDA ELISEO (2h) GUSPINI 20/11/2013 1

2 La classe 4^ B MAT è composta da 28 (ventotto) alunni di cui 4 (quattro) ripetenti. All inizio dell anno scolastico, ho cercato di fare un analisi della situazione generale degli alunni e dei livelli di partenza per valutare le caratteristiche della classe. Da questo primo e sommario esame, il grado di preparazione e le capacità di base riscontrate sono risultate globalmente insufficienti. Le carenze più evidenti riscontrate in alcuni ragazzi, sono le notevoli difficoltà di espressione orale e scritta, che si manifestano nel non saper organizzare con chiarezza il proprio pensiero, e la mancanza di un metodo di studio adeguato. Nonostante questi limiti si evidenzia una buona partecipazione e un ottima volontà e impegno. Il comportamento generale della classe è buono sono educati e rispettosi delle regole comportamentali previste nell ambiente scolastico, ciò rende il lavoro didattico proficuo. Tale situazione si manifesta per l atteggiamento corretto di tutti gli alunni, motivati e responsabili ai doveri scolastici. Coerentemente alle finalità educative, gli obiettivi fondamentali consistono nel far raggiungere comportamenti concreti, conoscenze organizzate e abilità strumentali e vengono suddivisi in due categorie: Obiettivi cognitivi (sapere) Obiettivi operativi (saper fare) Obiettivi Cognitivi 1) Conoscenza: a) dei contenuti trattati b) della terminologia specifica 2) Comprensione: lo studente deve essere in grado di riprodurre il messaggio, di interpretare e spiegare una comunicazione in forma diversa da quella data, andare oltre il contenuto per determinare effetti e conseguenze. 3) Applicazione: lo studente deve essere in grado di applicare le conoscenze di concetti, principi, teorie, leggi a situazioni nuove. 4) Analisi: lo studente deve essere in grado, all interno di un fenomeno, di distinguere gli elementi che lo caratterizzano, di identificare le relazioni tra gli elementi e di individuare i rapporti di causa ed effetto. 5) Sintesi: lo studente deve essere in grado di rappresentare, attraverso schemi riassuntivi, leggi, teorie e fatti particolarmente importanti. 6) Valutazione: lo studente deve essere in grado di valutare, esprimere opinioni soggettive e giudizi motivati su quanto appreso. Obiettivi Operativi Descrivere ed interpretare un fenomeno attraverso l osservazione di grafici, diagrammi, illustrazioni, carte, diapositive. Organizzare dati, costruire tabelle e grafici. Usare strumenti di misura in laboratorio. Livelli Minimi I livelli minimi accettabili riferiti ad ogni obiettivo indicato sono i seguenti: 1) Conoscenza: completa anche se non approfondita. 2) Comprensione: autonomia nella comprensione e nell organizzazione delle informazioni. 3) Applicazione: saper applicare le conoscenze in modo autonomo e, se guidato, saper collegare gli argomenti. 4) Analisi: saper effettuare un analisi completa, anche se non approfondita. 5) Sintesi: saper sintetizzare le conoscenze, se guidato. 6) Valutazione saper valutare quanto appreso. Indicazioni Metodologiche Si cercherà di migliorare le loro capacità di analisi e sintesi con un adeguato programma mirato verso l aspetto non solo teorico ma anche pratico della materia. Nello svolgimento del programma si cercherà comunque di offrire agli allievi un panorama esauriente dei vari sistemi e tecnologie elettrico - elettroniche di più vasta applicazione. Ci si prefigge di perseguire una totale complementarità tra la teoria e la pratica in modo da analizzare gli stessi argomenti da un punto di vista sia teorico sia applicativo tramite esercitazioni in laboratorio. Verranno introdotti diversi temi riguardanti le tecnologie elettrico - elettroniche in modo da completare il panorama applicativo e di adeguare, per quanto possibile, il programma da svolgere allo sviluppo della tecnica del settore. 2

3 La metodologia di insegnamento comprenderà lezioni frontali, discussioni guidate, letture guidate, lavori di gruppo e attività sperimentali e di progettazione elettrico elettronico. Mezzi e strumenti Si ritiene opportuno l uso dei seguenti materiali: computer e programmi dedicati alle tecnologie elettrico - elettroniche, strumenti di misura elettrico - elettroniche, libri di testo ed altri, mezzi audiovisivi, visite guidate, incontri con esperti. Modalità di valutazione. Saranno effettuate verifiche formative nel corso della trattazione dei diversi moduli, come domande flash e risoluzione di esercizi a scelta multipla e problem solving. Le verifiche sommative saranno effettuate tramite: interrogazioni, prove scritte/pratiche di progettazione, test oggettivi a risposta multipla, questionari a risposte aperte, simulazioni informatiche guidate, relazioni orali e scritte. Il tipo di verifiche sarà scelto in relazione al modulo trattato e nell ottica di offrire ad ogni alunno la possibilità di esprimersi nella maniera a lui più congeniale. La valutazione degli alunni, sarà improntata ad una continua verifica, giorno per giorno, di coloro che con costanza e non con sforzi finali, si saranno applicati maggiormente. Nella valutazione finale sarà quindi tenuto in considerazione, oltre al profitto, anche la continua applicazione, la frequenza e l'impegno. Modalità di recupero L attività di recupero potrà essere attuata in forme diverse a seconda delle esigenze: ritornando sugli stessi argomenti per tutta la classe con modalità diverse; organizzando specifiche attività per gruppi di studenti; assegnando esercizi per casa agli studenti in difficoltà. Articolazione dei contenuti Gli argomenti trattati saranno: 3

4 Modulo 1-2 Protezionistica elettrica Semiconduttori e diodi - Utilizzare, attraverso la conoscenza e l applicazione della normativa sulla sicurezza, strumenti e tecnologie specifiche; apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione; - Analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell ambiente e del territorio; - Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispettodelle modalità e delle procedure - Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo e diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli impianti. Unità Effetti della corrente elettrica sul corpo umano Riepilogo di alcune definizioni Contatto elettrico diretto e indiretto Impianti di terra Coordinamento tra impianti di terra e interruttori differenziali Impianti di protezione contro le scariche atmosferiche Come ci si protegge dalle fulminazioni I semi conduttori carateristica U-I di una giunzione PN - I diodi nella pratica Diodo Zener e diodo LED Classificazione dei diodi Circuiti limitatori Circuiti stabilizatore,raddrizzatore,fissatore. Resistenza del corpo umano Limiti di pericolosità della tensione Marchio di qualità e dichiarazione di conformità Protezione contro i contati diretti Interrutore differenziale Il quadro elettrico Protezione intrinseca contro i contatti diretti e indiretti Protezione contro i contatti indiretti Elementi costitutivi di un impianto di terra Resistenza di terra di un dispersore Normative e definizioni Impianto di protezione esterno (LPS esterno) Impianto di protezione interno (LPS interno) Protezione selettiva contro le sovratensioni Collegamento terra degli collegamenti elettrici Semiconduttori drogati La giunzione PN Modelli di un diodo a giunzione Potenza dissipata in un diodo a giunzione Tecniche di problem solving per i circuiti contenenti diodi e resistenze in d.c Sigle dei diodi a semiconduttore Come controllare i diodi Diodo Zener Diodo LED Display a sette segmenti a diodi LED Diodi di segnali Diodi di potenza Diodi per usi speciali Come ottenere le giuste informazioni da un data sheet Circuiti limitatori a semplice effetto Circuiti limitatori a doppio effetto Circuito stabilizzatore con diodo Zener Circuito con diodo LED Raddrizzatore di picco Circuito fissatore Modulo 3-4 Transistor BJT e FET - Amplificazione apparecchiature,impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione; - Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati,allo scopo di intervenire nel montaggio,nella sostituzione dei componenti e delle parti,nel rispetto delle modalità e delle procedure - Utilizzare correttamente strumenti di misura,controllo e diagnosi,eseguire la regolazione dei sistemi e degli 4

5 impianti; - Analizzare il valore, i limiti e i rischi delle varie soluzioni tecniche per la vita sociale e culturale con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell ambiente e del territorio; Unità Costituzione di un transistor bipolare Caratteristiche statiche di un BJD Modi di operare di un BJT Saturazione e interdizione di un BJT Field effect Transistor Caratteristiche dei JFET MOSFET Amplificatori per piccoli segnali Amplificatore ideale e reale Banda passante, microfoni,altoparlanti Il Decibel Amplificatore operazionale Parametri statici e dinamici degli amplificatori operazionali Operazionale in configurazione invertente Operazionale in configurazione non invertente Circuiti lineari. Circuiti di conversione Filtri attivi Segni grafici di un BJT e relativi contenitori Modi di collegamento di un BJT Caratteristica d ingresso Caratteristica di uscita Polarizzazione di un BJT con una sola fonte di alimentazione Temperatura di giunzione e potenza dissipata Guadagno statico minimo di corrente Tempi di commutazione in un BJT Come si presentano i più comuni componenti elettrici-elettronici Principio di funzionamento di un JFET Segni grafici e polarizzazione di un JFET Caratteristiche d uscita Caratteristica Mutua Caratteristiche elettriche Polarizzazione automatica di un JFET Polarizzazione dei MOSFET Curve caratteristiche dei MOSFET MOSFET in commutazione Protezione del gate e del collettore Tipi di amplificatori Elementi costitutivi di un amplificatore Altri tipi di amplificatori Banda passante di un amplificatore Microfoni e autoparlanti Amplificatore operazionale ideale e reale Caratteristica di trasferimento di un amplificatore operazionale Parametri statici - Parametri dinamici Contenitori degli operazionali Circuito sommatore Circuito sottrattore (amplificatore delle differenze) Convertitori corrente-tensione Convertitori tensionecorrente Ordine di un filtro Filtro attivo passa-basso del 1 ordine Filtro attivo passa-alto del 1 ordine Filtro attivo a reizione di banda del 1 ordine Scelta dei valori di resistenza e capacità di un filtro del 1 ordine Ricerca guasti dei circuiti con amplificatori operazionali. Modulo 5-6 Illuminotecnica e risparmio energetico Sistemi Trifase - Utilizzare, attraverso la conoscenza e l applicazione della normativa sulla sicurezza, strumenti e tecnologie specifiche; apparecchiature,impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione; - Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati,allo scopo di intervenire al montaggio,nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure - Utilizzare correttamente strumenti di misura,controllo e diagnosi,eseguire la regolazione dei sistemi e degli impianti; Unità Il colore e la luce Temperatura di colore e indice di resa cromatica Grandezze fotometriche Sorgenti di luce artificiale - Lampade ad incandescenza Lampade a scarica: generalità Lampade 5

6 fluorescenza Lampade fluorescenti compatte e e lampade ad alta tensione Lampade a vapori metallici Lampade ad induzione Lampade a LED Calcoli illuminotecnici con il metodo del flusso totale Curve fotometriche Parametri di progetto Risparmio energetico nell illuminazione domestica Sicurezza, risparmio, ambiente e inquinamento Risparmio energetico domestico Generalità dei sistemi trifase Collegamento dei carichi equilibrati Sistema trifase non equilibrato Potenza elettrica in un sistema trifase. Il colore La luce Temperatura di colore Indice di resa cromatica Intensità luminosa Flusso luminoso Efficienza luminosa Illuminamento Luminanza Lampada ad incandescenza standard Lampada alogena Lampada con alimentatore a reattore Lampada con alimentatore elettronico Luminescenza e fluorescenza Lampade fluorescenti Lampade fluorescenti compatte Lampada ad alta tensione - Lampada a vapori di sodio a bassa pressione - Lampada a vapori di sodio ad alta pressione - Lampada a vapori di mercurio ad alta pressione - Lampada a vapori di mercurio con alogenuri Il fattore di utilizzazione Il fattore di conservazione o manutenzione L indice del locale Coefficienti di riflessione Tabella dei valori dei fattori di utilizzazione Risparmio energetico nell illuminazione Dove e come illuminare La sicurezza Il risparmio Il rispetto dell ambiente Risparmio energetico negli elettrodomestici Risparmio energetico nelle apparecchiature elettroniche Principio di funzionamento di un alternatore trifase Tensione di fase e tensione concatenata Notazioni usuali Carico equilibrato collegato a stella - Carico equilibrato collegato a triangolo Collegamento a stella o a triangolo Inserzione sulle linee trifase di apparecchi monofase Ruolo del conduttore neutro Potenza elettrica in un sistema equilibrato a stella - Potenza elettrica in un sistema equilibrato a triangolo Misura della potenza in un sistema trifase simmetrico equilibrato Miglioramento del fattore di potenza. Modulo 7-8 Macchine Elettriche Logica Combinatoria apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione; - Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure - Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo e diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli impianti, apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione; - Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure - Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli impianti; - Gestire le esigenze del committente, reperire le risorse tecniche e tecnologie per offrire servizi efficaci ed economicamente correlati alle richieste. Unità Principi di funzionamento di alcune macchine elettriche Motori a corrente alternata sincroni Motori 6

7 a corrente alternata asincroni Generatori in corrente alternata Motori a corrente continua Altri tipi di motore Generatori a corrente continua Grandezze analogiche e digitali Sistemi di numerazione Operazioni nel sistema binario Porte logiche fondamentali: OR, AND, NOT, NOR,NAND Porte logiche XOR, XNOR, Buffer e con ingressi negati Teoremi e proprietà dell algebra di Boole Forme canoniche Mappe di Karnaugh Circuiti integrati Circuiti combinatori Decodificatori e codificatori Multiplexer e demultiplexer. Classificazione delle macchine elettriche Momento di una forza e di una coppia Rotazione sincrona e asincrona Struttura meccanica di un motore elettrico Avviamento di un motore sincrono Motore trifase auto asincrono Potenze e rendimento di un motore sincrono trifase Motori sincroni monofasi a magneti permanenti Motore asincrono trifase con rotore a gabbia di scoiattolo (o in corto circuito) Potenza e rendimento di un motore asincrono trifase Motore asincrono trifase con rotore avvolto ( ad anelli) Motore asincrono monofase Dati di targa con motori e generatori elettrici Alternatori sincroni Generatori asincroni (alternatori asincroni) Principio di funzionamento di un alternatore elementare Alternatore monofase Alternatore trifase Impieghi pratici degli alternatori di piccola potenza Principio di funzionamento Diversi tipi di motore a corrente continua Motori passo-passo Pilotaggio o comando dei motori passo-passo Motori brushless Motori universali Principio di funzionamento Sistema decimale Sistema binario Sistema esadecimale Conversione decimale-binario Conversione binario-decimale Cambiamento di base con la calcolatrice Addizione binaria Sottrazione binaria Moltiplicazione binaria Divisione binaria Algebra di Boole Multiplexer Demultiplexer. Modulo 9-10 Logica Sequenziale Microprocessori e microcontrollori apparecchiature, impianti e sistemi tecnici per i quali cura la manutenzione; - Individuare i componenti che costituiscono il sistema e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedure - Utilizzare correttamente strumenti di misura, controllo diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e degli impianti; - Gestire le esigenze del committente, reperire le risorse tecniche e tecnologie per offrire servizi efficaci ed economicamente correlati alle richieste. Unità Flip-Flop Circuiti contatori Reti sincrone Memorie a semiconduttore Dispositivi logici programmabili Il computer Il software Il microprocessore Sistema minimo a microprocessore Microcontrollori. Flip-flop non temporizzati Flip-flop S-R e D non temporizzati realizzati con porte logiche -.Flip-flop temporizzati Flip-flop innescati dal fronte positivo e negativo Ingerssi sincroni e asincroni Flip-flop-slave Azzeramento automatico di un Flip-flop Reti sequenziali Contatore binario asincrono in avanti Contatore binario asincrono all indietro Contatore asincrono BCD Contatore asincrono integrati Contatore binario sincrono - Stati di blocco di una rete o di un contatore sincrono Applicazioni delle reti sequenziali sincrone Registri a scorrimento Caratteristiche delle memorie Classificazione delle memorie a semiconduttore Memorie volatili Memorie non volatili EPROM utilizzata come PLD Altri dispositivi PLD Alcune considerazioni finali Che cos è un computer? Architettura di un computer Tipi di computer 7

8 Architettura di un microcomputer Diagramma di flusso Linguaggi di programmazione Quale linguaggio scegliere Architettura di un microprocessore Temporizzazione di una CPU ed esecuzione di un istruzione Classificazione dei microprocessore Set di istruzioni di un microprocessore Che cos è un microcontrollore Architettura di un microcontrollore St di istruzioni di un microcontrollore Applicazione dei microcontrollori - Il Docente 8