Sperimentiamo per …. imparare

L’elettricità statica e la corrente elettrica

Percorso didattico a cura delle classi terze

ESPERIMENTI SULL’ELETTRICITA’ STATICAPALLONCINO … ANTIGRAVITA'

(induzione elettrostaticaOBIETTIVO: Dimostrare l’esistenza di cariche elettriche nella materiaMateriale:Palloncino di gomma gonfiato o bacchetta di plasticaStraccio di lanaPezzetti di carta, tagliati molto piccoli RealizzazioneUn palloncino di gomma o una bacchettadi plastica strofinati con un panno di lana,saranno in grado di attrarre pezzetti dicarta che si sollevano dal banco vincendola forza di gravità

Spiegazione Ogni oggetto dotato di carica elettrica, produceattorno a sé un campo elettrico invisibile, che a sua voltainduce elettricità statica negli oggetti che gli stanno vicino,anche se sono inizialmente neutri, che si manifesta comemigrazione delle cariche di segno opposto verso puntidiametralmente opposti all’interno dello stesso oggetto. Conl’avvicinarsi del palloncino o della bacchetta (carichi negativamenteper effetto dello strofinio), sulla superficie della carta(elettricamente neutra) c’è stato un allontanamento degli elettroni ela parte più vicina al palloncino risulta elettricamente positiva percui viene attratta fino ad attaccarsi ad esso. Tale fenomeno è dettoinduzione elettrostatica

La corsa del bicchiere (induzione elettrostatica)Il fenomeno dell’induzione elettrostatica è stato osservato con unaltro esperimento

La bacchetta di plastica elettrizzata con un panno di lana è statapoi avvicinata ad un bicchiere di plastica galleggiante in unrecipiente pieno di acqua. Si è osservato che si avvicinava adesso perché attratto dalla forza di induzione elettrostatica.

La deviazione del flusso di acqua (induzione elettrostatica)Il fenomeno dell’induzione elettrostatica è stato anche osservato con un altro esperimento

Si strofina una bacchetta di plastica con un panno di lana e si avvicinaal filo d’acqua il più sottile possibile.Spiegazione: L'acqua possiede carica elettrica positiva e negativa. Labacchetta si è caricata di particelle negative con lo strofinamento.Quando essa , è in prossimità del flusso d'acqua, attira le particellepositive dell'acqua. In questo modo il flusso si sposta perchè attrattadalla bacchetta , per via dell’induzione elettrostatica.L’acqua di avvicinerà alla bacchetta tanto quanto è stata elettrizzatacon il panno.

Macchina di Wimshurst a induzione elettrostatica

La macchina di Wimshurst è una macchina elettrostatica ad induzione ed è formata da due dischi di materiale resinoso uguali, molto vicini fra loro ma non a contatto che ruotano in senso opposto.Su ciascun disco sono incollate a raggiera delle placche metalliche sulle quali sfregano due coppie di spazzole metalliche ( una coppia per ciascun disco) fisse e posizionate perpendicolari fra loro.Ai lati dei dischi sono posizionate dueserie di punte collegate a due bottiglie

di Leida, in serie, le cui armature esternesono collegate a due sferette metallichevicine fra loro.

Procedimento•Far girare i dischi in senso opposto attraverso una manovella.

•Osservare tra le due sfere, dovrebbero verificarsi delle scariche.

Spiegazione

I dischi girano e le cariche che si generano e le placche

cariche vengono accumulate lateralmente in due

bottiglie di Leida collegate in serie. Le armature delle

bottiglie di Leida cariche di segno contrario sono

collegate alle due sfere metalliche che si trovano

sufficientemente vicine per far caricare le bottiglie

provocando una scintilla che ndica il passaggio di elettroni da una sfera all’altra in quanto

si è creata una differenza di potenziale

elettrico tra esse.

Esperimenti sulla corrente elettricaLa pila a limone

Materiali:- un limone- una lamina di rame (O una moneta da 5 centesimi)- una lamina di zinco (o una rondella)- un tester ( voltmetro)- un LED o un orologio a cristalli liquidi

Procedimento:Si posizionano le due lamine metalliche dentro al limone, evitando che si tocchino fra loro. Con il tester, si misura la tensione che si produce fra le lamine. Il valore di questa tensione sarà di circa 1 volt.

Come si può spiegare il fenomeno osservato?Atomi neutri di zinco tendono a lasciare la lamina perché trovano le condizioni energetiche favorevoli, entrando in soluzione (acida del limone) come ioni positivi lasciando sulla lamina i propri elettroni .

Lo zinco, che in origine era neutro, diventa quindi carico negativamente (elettrodo negativo).Al rame (lamina o moneta da 5 cent) accade spontaneamente lo stesso fenomeno, però in misura molto minore, avendo quindi meno elettroni si comporta da elettrodo positivo.Tra le due lamine si crea una differenza di potenziale che genera corrente elettrica

Sono necessari 4 limoni per una d.d.p. di 1.8 volt

Tale d.d.p. è sufficiente per …… far funzionare un piccolo

dispositivo a LED

… far funzionare un orologio a cristalli liquidi

Costruiamo la pila di VoltaS può provare a costruire una pila usando dei semplici componenti: Due fili con le estremità spellate e pronte per essere collegate8 rondelle zincate-succo di limone•Nastro adesivo•8 monete di rame (ad esempio da 5 centesimi)•Dischetti di carta assorbente

La d.d.p che si ottiene è superiore ad 1 volt

Prendere una rondella di zinco e fissargli con il nastro adesivo uno dei 2 fili. Immergere un cerchietto di carta assorbente nel succo di limone e posizionarlo sopra al cerchietto precedente. Prendere una delle monete di rame e posizionarla sopra ai 2 cerchietti precedenti. Continuare in questo modo fino ad esaurire tutte le monete e tutte le rondelle. Chiudere la pila con la moneta di rame e fissare sopra ad essa l'altro filo. Chiudere bene con un altro pezzetto di polistirolo

La d.d.p ottenuta è sufficiente a far funzionare un dispositivo a LED o un orologio a cristalli liquidi

I circuiti elettrici• Il circuito elettrico è un percorso chiuso in cui

circola corrente perché ai suoi estremi c’è una differenza di potenziale. Esso può essere aperto ( la corrente non circola) o chiuso (la corrente circola). Il circuito è costituito da un generatore di corrente (pila), filo conduttore , un utilizzatore ( lampadina), interruttore (dispositivo che apre e chiude il circuito)

I circuiti elettrici

In serie In parallelo

Un circuito si dice in serie quando gli utilizzatori (lampadine) sono collegati uno di seguito all’altro in modo tale che solo il primo e l’ultimo sono collegati direttamente alla pila

Un circuito si dice in parallelo se ciascun utilizzatore è collegato separatamente al conduttore. E’ come se la corrente passasse attraverso più conduttori , gli utilizzatori risultano tra loro indipendenti

L’elettrocalamita: effetto magnetico della corrente elettrica

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Materiale necessario:Pila da 4,5V, filo di rame avvolto su un chiodo lungo, ferma fogli o piccoli oggetti metalliciSi avvolge del filo di rame intorno al chiodo e si costruisce un piccolo circuito elettrico1) Si posiziona il ferma fogli vicino all’elettromagnete;2) Si collegano i capi dell’elettromagnete ottenuto ai poli di una pila;3) Il fermaglio verrà attirato dall’induzione magnetica creata dalla corrente che scorre nel filo.Conclusione:La corrente elettrica è in grado di creare delle calamite (per questo dette elettrocalamite).

I NOSTRI MOMENTI NEL LABORATORIO SCIENTIFICO ………