Fare per capire Laboratorio di scienze
Esperienze con l’elettricità e il magnetismo Le esperienze di questo laboratorio ti permettono di acquisire maggiore familiarità con l’elettricità e il magnetismo e di sperimentare cosa succede quando queste due forze agiscono insieme. Circuiti in serie e in parallelo Materiali: una pila da 4,5 volt, due portalampade e due lampadine, sei chiodini, un pezzo di filo di ferro, filo elettrico, forbici. Attività: usando i materiali che hai preparato, facendoti aiutare da un adulto, costruisci questi due circuiti.
PILA DA 4,5 VOLT
interruttore chiuso
interruttore chiuso
PILA DA 4,5 VOLT
interruttore aperto
CIRCUITO IN SERIE
CIRCUITO IN PARALLELO
Ora confrontane il funzionamento: che cosa hai fatto per far accendere le lampadine nel caso del circuito in serie? E per farle spegnere? E nel caso del circuito in parallelo? Che cosa cambia? Perché?
© 2006 RCS Libri S.p.A. - Divisione Education
1
Fare per capire
Un interruttore particolare PILA DA 4,5 VOLT
interruttore A chiuso
interruttore B chiuso
Costruisci ora questo circuito e osserva i due interruttori: se la lampadina è accesa e vuoi spegnerla, è sufficiente azionarne uno solo dei due: sai spiegare perché? E come devi fare per riaccenderla? Quale interruttore devi azionare? Perché?
Questi due disegni ti aiutano a capire.
PILA DA 4,5 VOLT
PILA DA 4,5 VOLT
interruttore A aperto
interruttore B chiuso
Nel disegno a sinistra la lampadina è spenta perché aprendo l’interruttore A il circuito si è interrotto.
interruttore A chiuso
interruttore B aperto
Nel disegno a destra la lampadina è spenta perché il circuito si è interrotto questa volta aprendo l’interruttore B.
Se ora chiudi uno dei due interruttori aperti, non importa quale, il circuito si chiude e la lampadina si accende. Questo tipo di interruttore si usa quando si vuole accendere e spegnere una lampadina da due punti diversi di una stanza.
© 2006 RCS Libri S.p.A. - Divisione Education
2
Fare per capire Un motore elettrico In un motore elettrico vengono utilizzate insieme la forza elettrica e la forza magnetica. Materiali: ferro da calza di metallo, tappo di sughero, scatoletta di fiammiferi vuota (solo l’involucro esterno), 2 m di filo elettrico e altri due spezzoni di 25 cm l’uno, filo di ferro, fogli di alluminio, due calamite, una pila da 9 volt, nastro adesivo, un paio di forbici, una base di legno. Attività: avvolgi intorno alla scatoletta da fiammiferi il filo elettrico (Figura 1). Infila sul ferro da calza il tappo di sughero e la scatoletta da fiammiferi. Spella i due capi del filo e poi fissarli con nastro adesivo al tappo. Costruisci con del filo di ferro due supporti per il ferro da calza in modo che giri liberamente dentro di essi.
Tappo di sughero
Scatola di fiammiferi con avvolgimento Ferro da calza Figura 1
Spella le estremità dei due spezzoni di filo elettrico da 25 cm e avvolgile con un foglietto di alluminio: l’oggetto che hai costruito si chiama “spazzola” e ha il compito di trasmettere l’elettricità dalla pila ai fili elettrici attaccati ai lati dei tappo di sughero con il nastro adesivo, per questo deve essere a contatto con essi. Questi due spezzoni andranno poi collocati, come vedi nella Figura 2, in modo che sfiorino i fili attaccati al tappo lasciandolo però girare. fili elettrici dell’avvolgimento tappo
fili elettrici che vanno alla pila
spazzola
spazzola Figura 2
Ora colloca due calamite una a destra e uno a sinistra della scatola di fiammiferi con i poli opposti che si guardino (Figura 3).
© 2006 RCS Libri S.p.A. - Divisione Education
3
Fare per capire
tappo di sughero
PILA
scatola fiammiferi filo elettrico avvolto
calamita spazzola
Figura 3
nastro adesivo
Che cosa pensi che succederà quando collegherai le due estremità libere dei fili delle spazzole alla pila? Scrivilo, sarà la tua ipotesi. Ora collega le spazzole alla pila e osserva cosa succede veramente. In questo caso ci sono due forze magnetiche: quella delle calamite e quella generata dall’elettrocalamita (la scatola di fiammiferi con l’avvolgimento di filo elettrico), che hai posto tra le due calamite: le forze magnetiche vanno nella stessa direzione? Perché si crea un movimento rotatorio? Riesci a dare delle spiegazioni? Confrontale con quanto trovi scritto di seguito. La forza magnetica va dal polo positivo di un magnete al polo negativo dell’altro (polo positivo rosso, polo negativo blu). Quando colleghi la pila alle spazzole, l’elettricità arriva alla elettrocalamita (la scatola di fiammiferi) e si crea un secondo campo magnetico. Le due forze magnetiche si scontrano tra di loro e si crea una coppia di forze che spingono una verso il basso e una verso l’alto la scatola di fiammiferi facendola ruotare (Figura 4).
scatola di fiammiferi direzione del magnetismo
scatola di fiammiferi
Figura 4
Quando gira la scatola, gira anche il ferro da calza su cui sta attaccata, così le due spazzole ad un certo punto restano staccate dai cavi elettrici fissati al tappo di sughero e la corrente non passa più.
© 2006 RCS Libri S.p.A. - Divisione Education
4
Fare per capire Non appena, per la spinta ricevuta, la scatola di fiammiferi con l’avvolgimento si capovolge, le due spazzole toccano di nuovo i fili elettrici e il ciclo ricomincia (Figura 5). Si crea così un movimento rotatorio continuo.
(Adattato da: Il grande libro degli esperimenti – Edizioni Usborne)
il filo elettrico dell’avvolgimento non tocca più le spazzole
tappo di sughero
© 2006 RCS Libri S.p.A. - Divisione Education
Figura 5
5
