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PREREQUISITI Per affrontare la prova devi sapere: 1 Titolo Come si rappresenta il campo elettrico Qual è il significato di tensione (o differenza di potenziale) In alcune situazioni relativamente semplici, visualizziamo il campo elettrico. Intitoliamo perciò questa esperienza: Le linee di forza. 2 Obiettivi Lo scopo consiste nel cercare di mettere in evidenza le linee di forza generate da cariche elettriche puntiformi e da cariche distribuite su superfici piane parallele (come accade nel condensatore). 3a Schema e/o disegno Riporti i disegni delle linee di forza nelle diverse situazioni analizzate man mano che sviluppi la relazione (vedi figure 1, 2 e 3). 3b Materiale e strumenti L’elenco che segue è ciò di cui hai bisogno: • generatore di tensione; • elettrodi di forma circolare e piana (ed eventualmente uno a forma di spira); • contenitore di vetro di diametro abbastanza grande (da collocare possibilmente sul piano della lavagna luminosa per proiettare le immagini sulla parete); • bacchetta isolante; • olio di vaselina e semolino. 4 Contenuti teorici Puoi esporre il concetto di campo elettrico, magari facendo un parallelo con il campo gravitazionale, e parlare della sua rappresentazione attraverso le linee di forza (riservandoti di esaminare le loro caratteristiche dopo avere svolto i passaggi illustrati più avanti). S. Fabbri, M. Masini – Phoenomena, Laboratorio di Fisica – © 2011, SEI Società Editrice Internazionale, Torino
110 SCHEDA 26 • Laboratorio 5-6-7 Descrizione della prova, raccolta dei dati, elaborazione In questo caso non devi effettuare un’elaborazione matematica, in quanto non ricavi dei dati numerici. Tuttavia, dovrai osservare attentamente quello che accade e darne una giustificazione fisica. Parte I: cariche puntiformi Per evidenziare le linee di forza dei campi elettrici faremo ricorso alla paraffina liquida (olio di vaselina) e a un po’ di semolino molto fine. Disponendo tali ingredienti in un contenitore trasparente e appoggiando quest’ultimo sul piano di una lavagna luminosa, si può ingrandire e rendere più visibile il fenomeno studiato. a) Prendi un generatore di tensione assicurandoti che non sia acceso e collega con il polo positivo del generatore l’elettrodo circolare che simula la carica puntiforme. b) Dopo avere versato nel contenitore, per un’altezza di circa mezzo centimetro, l’olio di vaselina, disponi l’elettrodo al centro, con la base circolare immersa nell’olio (vedi fig. 1). + c) Spargi un po’ di semolino nell’olio tutt’attorno all’elettrodo e, quindi, se la manopola di regolazione della tensione è a zero, accendi il generatore. d) Aumenta gradualmente la tensione, fino a quando vedi i granelli di semolino disporsi secondo linee di forza identificabili con chiarezza. (Con una bacchetta isolante puoi agitare all’occorrenza il semolino.) Figura 1 e) Se la disposizione del semolino dovesse essere troppo confusa, puoi disporre un elettrodo ad anello collegato a terra dentro il contenitore, in modo da accrescere il campo elettrico a cui sono sottoposti i granelli (fig. 1). f) Secondo quali linee ti sembra che si sia disposto il semolino nell’olio? .............................................................................................................................................................. g) Introduci ora nel contenitore un altro elettrodo di forma circolare e collegalo, sempre a generatore spento, al polo negativo o a terra (fig. 2). (In questo caso non ci deve essere l’anello esterno.) h) Accendi il generatore e aumenta la tensione tramite l’apposita manopola. Se è necessario, aggiungi del semolino e nell’olio rimescolalo. i) Come si dispongono adesso i granelli di semolino? ........................................... ............................................................................................................................................................. l) Ripeti la prova precedente, collegando però entrambi gli elettrodi al polo positivo, eventualmente utilizzando l’elettrodo ad anello con polarità contraria a quella degli altri due elettrodi. m) Quali linee mettono in evidenza adesso i granelli? ................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................................ Completa le frasi Riordiniamo le tue osservazioni. • Nel caso di carica puntiforme le linee di forza del campo elettrico sono delle ................................................ uscenti dalla ............................................................................................... in direzione ....................................................................... • Quando si hanno due cariche puntiformi di segno opposto, allora le linee di forza sono delle linee (aperte/chiuse) .................................................................. che vanno da una ................................................................... all’altra. • Se invece le due cariche puntiformi hanno lo stesso segno, le linee di forza sono delle linee (aperte/chiuse) ....................................................................... che partono da ciascuna ............................................................................... + Figura 2 S. Fabbri, M. Masini – Phoenomena, Laboratorio di Fisica – © 2011, SEI Società Editrice Internazionale, Torino
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Sergio Fabbri Mara Masini phoenomen
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