Corso di aggiornamento Il Tè degli Insegnanti area FISICA classi A038 e A049 per l anno scolastico 2008/09 prof. Gabriele Calzà COSTRUZIIONE DII OGGETTII DIIDATTIICII NELL IINSEGNAMENTO DELLA FIISIICA 1 ELETTROSTATIICA Promosso dall Università degli studi di Trento a cura del Laboratorio di Comunicazione delle Scienze Fisiche λcosф con la collaborazione del liceo Galilei di Trento e del Museo Tridentino di Scienze Naturali prof. Gabriele Calzà Costruzione di oggetti didattici nell insegnamento della fisica - 1 -
ESP. 1/A a) ELETTROSCOPIO A FOGLIA Elettroscopio a foglia realizzato con materiali semplici Materiali: una bottiglia di vetro trasparente, piuttosto larga in fondo tipo fiasco un pezzo da circa 15 18 cm di filo per antenna televisiva un tappo di gomma (o, in mancanza, di sughero) adatto alla bottiglia, forato nel centro foglio di alluminio per alimenti (eventuale) nastro isolante o nastro adesivo Attrezzatura: forbici (meglio se da elettricisti) o taglierino pinza stuzzicadenti tondo Procedura (tempo stimato 30 min.) Filo per antenna: rimuovere la guaina esterna in plastica (inciderla con il taglierino per tutta la sua lunghezza), così come la calza metallica, mantenendo intatto il rivestimento isolante del conduttore centrale (questo rivestimento è particolarmente isolante, perciò adatto alle alte tensioni); esporre ad un estremità quasi 2 cm di filo metallico e piegarlo a L, deviando appena verso l alto la punta; tagliare dall altra parte in modo che, penetrando fino a circa il centro della bottiglia (o per 1/3 della parte panciuta se la bottiglia è tipo fiasco), sporga circa 4 cm dal tappo. esporre la parte superiore del conduttore per circa 1,5 cm e infilare il tutto nel tappo (avvolgervi del nastro adesivo se non c è abbastanza attrito); arricciare il conduttore metallico dell estremità superiore a forma di punto di domanda ; Alluminio: tagliare due striscioline di circa 4 cm 1 cm ed arricciarne un estremità arrotolandole sullo stuzzicadenti. Nota: la striscia che appoggerà più interna sul conduttore può avere un arrotolamento tipo cilindro chiuso, quella più esterna necessariamente deve avere un arrotolamento aperto a C ; Montaggio: sistemare le due striscioline di allumino sul tratto corto del conduttore inferiore e infilare il tappo nella bottiglia, regolando l altezza del filo in modo che le striscioline si posizionino più o meno nel mezzo. L elettroscopio è pronto per l uso. Abbinandolo a vari elettrofori, è possibile verificare il reciproco funzionamento. Un esperimento interessante è anche questo: usare l elettroscopio nudo, cioè senza la bottiglia: caricarlo tenendolo per il tappo e osservare cosa succede alle foglioline quando si tiene sotto di esse la fiamma di un accendino. Cosa accade e come si spiega? prof. Gabriele Calzà Costruzione di oggetti didattici nell insegnamento della fisica - 2 -
ESP. 1/B b) ELETTROFORO A BACCHETTA Elettroforo a bacchetta Materiali: un pezzo di circa 50 cm di tubo PVC di diametro circa 2 cm un panno di lana (sciarpa, maglia ecc.) Strofinare la bacchetta di PVC facendola scorrere con molto attrito nella lana: la bacchetta si caricherà. (Come si può fare per sapere se la carica è positiva o negativa?). ESP. 1/C c) ELETTROFORO PIEZOELETTRICO Accendigas piezoelettrico aperto: nel cerchio, l elemento attivo Materiali: 1 accendigas piezoelettrico (economico e leggero: non a pila, non a gas) un elettroscopio a foglia Attrezzatura: cacciavite adatto (facoltative) pinza o tronchesi Procedura: (tempo stimato 5 min.) smontare l accendigas svitando le viti presenti ed estrarre il dispositivo piezoelettrico con tanto di filo ad esso collegato. Usare la forza bruta, se necessario... NOTA: Gli accendigas piezoelettrici economici contengono un dispositivo costituito da un unico pezzo, piccolo e leggero, comodamente utilizzabile una volta estratto. Nel caso in cui il contenuto non sia utilizzabile separatamente, conviene smontare solo l estremità metallica esterna, allontanare da essa il filo di massa ed utilizzare l accendigas integro, con la sola punta scoperta. Dare delle scariche all elettroscopio a foglia ed osservare l esito. È possibile stabilire la polarità della carica? prof. Gabriele Calzà Costruzione di oggetti didattici nell insegnamento della fisica - 3 -
ESP. 1/D d) BOTTIGLIA DI LEIDA Bottiglia di Leida costruita con bicchieri di plastica e fogli d alluminio Materiali: 2 bicchieri plastica (meglio se trasparenti) foglio di alluminio per alimenti nastro adesivo o colla Attrezzatura: forbici Procedura (tempo stimato 15 min.) Ritagliare due strisce (curve) di alluminio tali da coprire il fianco di ciascun bicchiere con un giro intero e per quasi tutta l altezza (per ottenere una forma adatta, far rotolare il bicchiere sul foglio d alluminio premendo per lasciare il segno dei bordi); avvolgere le strisce attorno alla faccia esterna di ciascun bicchiere e fissarle con la colla o con il nastro adesivo; infilare bicchieri così preparati uno dentro l altro; preparare un ulteriore striscia di allumino di circa 6 cm di lunghezza e 1 cm di larghezza, ma che si allarghi molto ad un estremità (come una foglia) ed infilarla fra i due bicchieri: sarà in contatto con il rivestimento interno e non con quello esterno, che invece è toccato direttamente dallo sperimentatore. Utilizzando un elettroforo (è consigliata la bacchetta di PVC con la lana) caricare per contatto o per scintillazione l armatura interna attraverso la foglia di alluminio. Se tutto ha funzionato a dovere, mettendo in contatto la foglia con l armatura esterna, si genera una bella scintilla. Oppure si può far prendere la scossa ad una catena di persone... 8 ) prof. Gabriele Calzà Costruzione di oggetti didattici nell insegnamento della fisica - 4 -
ESP. 1/E e) ELETTROFORO DI VOLTA Elettroforo di Volta realizzato con materiali semplici Materiali: 1 foglio da lucido A4 o una lastra di plexiglas più o meno dello stesso formato un batticarne a disco o un oggetto analogo per forma e costituzione un foglio di carta ordinario A4 Attrezzatura: (facoltativa) lima Procedura (tempo stimato 5 min.) È consigliato limare gli eventuali spigoli vivi della lastra di plexiglas. Posare il foglio da lucido su un tavolo isolante (in caso di necessità, usare più fogli da lucido sovrapposti) e strofinarlo bene con la carta; appoggiare il batticarne, toccando la faccia superiore della parte metallica e solo poi sollevarlo per il manico. Il batticarne è carico. Una volta scaricato, sarà sufficiente riappoggiare il batticarne sul foglio da lucido e ripetere le mosse precedenti. Non è necessario strofinare ogni volta con la carta. prof. Gabriele Calzà Costruzione di oggetti didattici nell insegnamento della fisica - 5 -