Programma di Fisica

classe quinta

CONTENUTI

? Il percorso formativo è stato sviluppato attraverso la trattazione dei seguenti argomenti:
? Campo elettrostatico
? Corrente elettrica continua
? Campo magnetico
? Elettromagnetismo

OBIETTIVI

Si considerano mediamente raggiunti i seguenti obiettivi:
? Conoscere gli aspetti teorici degli argomenti trattati.
? Utilizzare correttamente la terminologia della disciplina.
? Saper analizzare un fenomeno o un problema semplice individuandone gli elementi significativi.
? Saper leggere e utilizzare le rappresentazioni grafiche.
? Saper collegare logicamente, sinteticamente e in modo autonomo i contenuti della disciplina.
? Comprendere il contributo fondamentale dato dalla Matematica alla Fisica.
? Riuscire a cogliere l’aspetto unificatore di alcune leggi fisiche.

Strumenti

? Libro di testo
? Audiovisivi
? Laboratorio di Fisica
? Conferenza sulla Fisica Moderna
? Seminario

PROGRAMMA SVOLTO DI FISICA

CARICA ELETTRICA. LEGGE DI COULOMB

Corpi elettrizzati e loro interazioni; elettrizzazione per strofinio, contatto, induzione. Isolanti e conduttori. Elettroscopio. Interpretazione dei fenomeni di elettrizzazione. Polarizzazione del dielettrico. Principio di conservazione della carica elettrica. Legge di Coulomb nel vuoto e nei dielettrici. Distribuzione delle cariche sulla superficie dei conduttori in equilibrio elettrostatico.

IL CAMPO ELETTROSTATICO

Il concetto di campo elettrico. Il vettore campo elettrico. Rappresentazione del campo tramite le linee di forza. Il campo elettrostatico di una carica puntiforme. Principio di sovrapposizione. Campo generato da due cariche puntiformi. Il flusso del campo elettrico. Teorema di Gauss e relative applicazioni: distribuzione delle cariche sulla superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico, campo di una lastra carica, campo di un condensatore, campo di una sfera conduttrice carica, campo di una sfera uniformemente carica. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Campo e potenziale di un conduttore in equilibrio elettrostatico. Teorema di Coulomb. Potere dispersivo delle punte. Capacità di un conduttore. Condensatori. Collegamento di condensatori in serie e in parallelo. Lavoro di carica di un condensatore. Energia del campo elettrico.

LA CONDUZIONE NEI SOLIDI

La corrente elettrica nei conduttori metallici. Leggi di Ohm. Forza elettromotrice. Circuiti elettrici puramente resistivi. Collegamento di resistenze in serie e in parallelo. Strumenti di misura. Resistori. Lavoro e potenza della corrente. Effetto Joule. Effetto termoionico. Diodo a vuoto. La corrente elettrica nei semiconduttori puri e drogati (conferenza tenuta dal prof. La Caita del politecnico di Milano).

IL CAMPO MAGNETICO

I magneti e le loro interazioni. Il campo magnetico. Esperimento di Oersted. Il campo magnetico delle correnti e l’interazione corrente-magnete. Il vettore B. Legge di Ampère relativa all’interazione corrente-corrente. Induzione magnetica di alcuni circuiti percorsi da corrente: filo rettilineo (legge di Biot-Savart), solenoide. Teorema della circuitazione di Ampère e sua applicazione al calcolo di B generato da un solenoide. Il flusso dell’induzione magnetica. Momento torcente di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente e relative applicazioni: amperometro a bobina mobile e motore elettrico a corrente continua. Le sostanze e la loro permeabilità magnetica relativa. Origine atomica delle proprietà magnetiche di un materiale. Intensità magnetica H e intensità di magnetizzazione M. Ferromagnetismo e ciclo di isteresi. Magneti permanenti e elettrocalamite.

MOTO DI CARICHE ELETTRICHE IN UN CAMPO ELETTRICO E MAGNETICO

Moto di una carica in un campo elettrico uniforme. Cenni sull’esperimento di Millikan.
Forza di Lorentz. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme.
Applicazioni: esperimento di Thomson (senza calcoli), spettrografo di massa, cenni sugli acceleratori di particelle.

INDUZIONE ELETTROMAGNETICA

Esperienze di Faraday sulle correnti indotte. Altri casi di correnti indotte. Leggi di Faraday-Neumann e di Lenz (senza dimostrazione). Correnti di Foucault. Cenni su induttanza di un circuito, autoinduzione elettromagnetica, extracorrenti di apertura e di chiusura. Produzione di corrente alternata con campi magnetici: principio di funzionamento dell’alternatore. Trasformatore statico. Il trasporto dell’energia elettrica.

EQUAZIONI DI MAXWELL

Campo elettrico indotto. Paradosso del teorema di Ampère e corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell. Cenni sulle onde elettromagnetiche.

CENNI DI FISICA MODERNA

La crisi della Fisica classica e l’introduzione alla meccanica quantistica