Laboratorio di fisica

Esperimenti di elettricità

Cosa trovate sul vostro tavolo?

- Dei fili, cavetti elettrici o ponte

- Diodi-led

- Resistenza

Differenziale di potenziale

- Tester

- Coccodrilli

- Basi elettriche

Le basi elettriche

Ogni base elettrica è composta al suo interno da fili di rame conduttori di

elettricità .

Le parti laterali passano la corrente elettrica verticalmente da un punto ad un altro, la parte centrale funziona al contrario, orizzontalmente.

In altre parole le parti laterali e centrali sono costruite in modo diverso, sono perpendicolari l’una all’altra.

Cerchiamo di chiudere un circuito

Cos’è la corrente elettrica?

E’ un flusso di elettroni che si trasmette da un punto ad un altro, tale condizione dev’essere sempre rispettata.

Affinché ci sia corrente elettrica dev’esserci un generatore che crea differenza di potenziale. In natura tutti i corpi hanno carica elettrica, alcuni di questi sono neutri presentano ugual numero di cariche positive e cariche negative; altri presentano una maggior numero di carica positiva o maggior

numero di carica negativa. Alla luce di ciò la particella che ha maggior numero di carica negativa sposta alcuni suoi elettroni nella particella a maggior carica positiva per ricreare equilibrio.

Un generatore di corrente (le batterie) crea un continuo circolo di elettroni tra un corpo e un altro.

Perché le batterie si scaricano ? Per fare in modo che ci sia sempre una differenza di potenziale tra i due corpi cioè un costante passaggio di elettroni in esubero da un corpo ad un altro.

Immaginiamo di voler costruire questo circuito:

I passo: Non occorrere mettere un ponte dal generatore alla parte laterale della base perché c’è già un filo elettrico diretto in verticale verso il generatore.

II passo: in questo caso c’è bisogno di un ponte, che è dato dalla resistenza, in quanto i fili al punto A sono in verticale mentre al punto B sono in orizzontale quindi occorre il ponte come collegamento tra i due.

III passo: anche in questo caso non c’è bisogno di un ponte nella base perché tutti i fili coinvolti nel circuito si trovano in orizzontale, perciò già collegati.

Tra il punto E e il punto F invece è di nuovo necessario un ponte che colleghi i fili orizzontali con quelli verticali.

L’esperimento è riuscito, il diodo si illumina quindi vi è il passaggio della corrente e il circuito è chiuso!

Il diodo è costituito da due fili metallici, uno leggermente più lungo dell’altro. Il filo più lungo va in corrispondenza del polo positivo(+).

Nell’esperimento quindi al punto C andrà collegato il filo del diodo più lungo, mentre al punto D il filo del diodo più corto.

Affinché vi sia passaggio di corrente elettrica, essa dovrà passare prima dalla resistenza e poi verso gli altri punti in senso antiorario.

Misuriamo la differenza di potenziale del circuito che abbiamo appena creato.

La resistenza è data dalla formula R=∆V/ i (come formula inversa i=∆V/R)

Per calcolare la resistenza esiste uno strumento apposito che ci permette di fare il calcolo in modo diretto: il Tester. Esso è un oggetto che ci permette di calcolare l’intensità di corrente (A), la resistenza(Ω) e la differenza di potenziale(V).

Come primo passo per calcolare la resistenza misuriamo ∆V:

Utilizzando i connettori a coccodrillo posizioniamo il coccodrillo rosso nel filo rosso del generatore e il coccodrillo nero nel corrispettivo filo nero del generatore.

Ora ruotiamo la manopola del tester sino a V20. Il risultato sarà di 4,74V

∆V= 4,74V

Come secondo passo calcoliamo l’intensità di corrente. Dobbiamo mettere il coccodrillo rosso nel filo metallico della base che sta sul +, perché convenzionalmente nell’elettricità ciò che è rosso è il polo positivo ciò che è nero è il polo negativo.

Il risultato sarà 3,97 mA.

i=3,97mA

Secondo la formula R=∆V/ i 4,74/3,97 = 1,19mA

Il risultato 1,19 mA deve essere ora trasformato in A quindi nella situazione attuale si trova alla potenza di 10-3 . Il calcolo per questa trasformazione è il seguente:

∆V/ i = 4,74 V / 3,97 ∙ 10-3 = 1,19 ∙ 103 Ω = 1,19 KΩ

Questo è il risultato di R ricavata da noi in modo indiretto, ora misuriamo R con il tester in modo diretto.

Il risultato è 1 KΩ

A questo punto ci resta solo calcolare il margine di errore.

Considerando che il tester ha una sensibilità di 0,01 V, la ∆V misurata è 4,74 ± 0,01 avremo che

E∆V = 0,01 /4,74 ≈ 0,002V

i misurata= 3,97 ± 0,01 mA

Ei = 0,01 / 3,97 ≈ 0,002mA

E finale di R è dato dalla somma dei due errori E∆V + Ei = 0,004

il risultato di E finale andrà poi diviso per il risultato di R

0,004/ 1,19 ≈ 0,003 KΩ

Conclusioni:

in ultima analisi si può assumere che l’esperimento ha avuto esito positivo. Una nostra osservazione è stata riscontrata durante la realizzazione dell’esperimento, in quanto abbiamo notato che il diodo emetteva una luce debole. La resistenza in sé assorbe una maggiore quantità di corrente elettrica rispetto a quanto possa assorbire un semplice ponte, quindi è possibile sostituire ai punti A e B la resistenza con un ponte, di modo che al diodo arrivi una maggiore intensità di corrente e quindi si illuminerà più intensamente.

RELAZIONE A CURA DI: Luna Piras, Debora Cocco, Barbara Monti,

Giovanna Grini, Laura Pisu, Stefania Mastio e Michela Pisu