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Alcune esperienze di laboratorio sullelettromagnetismo - Scarica del condensatore - Oscilloscopio didattico - Sistema molla-magnete - Campo B in un solenoide.

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Presentazione sul tema: "Alcune esperienze di laboratorio sullelettromagnetismo - Scarica del condensatore - Oscilloscopio didattico - Sistema molla-magnete - Campo B in un solenoide."— Transcript della presentazione:

1 Alcune esperienze di laboratorio sullelettromagnetismo - Scarica del condensatore - Oscilloscopio didattico - Sistema molla-magnete - Campo B in un solenoide - Catino elettrolitico P. Bernardini L. Girlanda A.Ventura a.a

2 1. Scarica del condensatore Fenomeni fisici : induzione elettrostatica conservazione della carica elettrica immagazzinamento dellenergia elettrostatica trasformazione dellenergia Il condensatore è un dispositivo composto da due lastre metalliche separate da un isolante (dielettrico). Laccumulo di cariche positive su una faccia del condensatore comporta lallontanamento delle cariche positive dallaltra faccia e quindi laccumulo delle cariche negative Allaccumulo delle cariche di segno diverso sulle due piastre è connessa una differenza di potenziale elettrico

3 +_+_ +_+_ +_+_ condensatore Fase di carica Le cariche elettriche si accumu- lano sulle facce del condensato- re fino a che la tensione ai capi del condensatore non eguaglia quella dellalimentatore Fase di scarica Lenergia elettrostatica accumula- ta nel condensatore si trasforma in energia termica (calore sulla resistenza). Laccumulo di cariche sulle facce del condensatore si riduce fino ad annullarsi e con esso la differenza di potenziale. resistenza alimentatore corrente 3

4 Scarica del condensatore Materiale a disposizione 1.Alimentatore 2.Misuratore di tensione (V) 3.Circuito (condensatore, resistenza, cavi e interruttore) 4.Cronometro Procedura 1.Si chiuda linterruttore in modo da caricare il condensatore (il misuratore di tensione raggiunge un valore massimo) 1.Si sposti linterruttore in modo da far scaricare il condensatore 2.Si misurino i tempi (t) in corrispondenza dei diversi valori di tensione (V) 3.Si proceda allanalisi dei dati (V, t) utilizzando una funzione esponenziale 4

5 2. Oscilloscopio didattico 5

6 Oscilloscopio didattico 17 – Piastre di deflessione 18 – Anodo 19 – Catodo emettitore 22 – Schermo fluorescente 19 Fenomeni fisici : emissione ed accelerazione di elettroni deflessione di un fascio di elettroni in campi elettrici e magnetici Elementi delloscilloscopio : ampolla di vetro sottovuoto (tubo catodico) catodo incandescente anodo (disco forato) piastre di deflessione anello con bobine di deflessione schermo fluorescente 6

7 Gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati verso lanodo dal campo elettrico Il fascio di elettroni non si arresta sullanodo perchè questo è forato Se un campo elettrico viene applicato alle piastre deflettrici, il fascio viene deviato e incide fuori asse sullo schermo fluorescente + CatodoAnodo Piastre deflettrici Schermo _ _ + 7

8 Forza di Lorentz Deflessione magnetica Le bobine fissate allanello intorno al tubo generano altrettanti campi magnetici. Anche il campo magnetico (B) fa deviare il fascio di elettroni q v F Esempio: forza F a cui è sottoposto un elettrone di carica q che si muove con velocità v, in presenza di un campo magnetico uscente dal piano del foglio Esperienza in laboratorio Mettere in funzione loscilloscopio e verificarne i principi di funzionamento Verificare che i campi magnetici generati dalle bobine spostano il fascio coerentemente con quanto previsto dallespressione della forza di Lorentz Descrivere in dettaglio lapparecchiatura nella relazione finale 8

9 P L S fisica 3. Sistema molla-magnete Fenomeni fisici : induzione magnetica trasformazioni energetiche Dispositivi a disposizione : magnete collegato ad una molla bobina conduttrice oscilloscopio o computer Un magnete permanente è collegato ad una molla. Messo in oscillazione penetra in una bobina. La variabilità del campo magnetico associato induce una tensione ai capi della bobina. Un oscilloscopio permette di misurare tale tensione. Le oscillazioni si attenuano nel tempo per effetto degli attriti e perché parte dellenergia meccanica viene utilizzata per produrre energia elettrica 9

10 Sistema molla-magnete 1. Si metta in oscillazione il magnete, facendo attenzione che non urti la bobina 2. Per mezzo delloscilloscopio o del computer si verifichi che le oscillazioni sono isocrone (periodo costante) 3. Verificare sperimentalmente che lampiezza (A) di oscillazione si riduce nel tempo 10

11 4. Campo magnetico in un solenoide Fenomeni fisici : -induzione magnetica -effetto Hall Dispositivi a disposizione : -solenoide estensibile -alimentatore di corrente continua -teslametro a sonda Hall 11

12 Campo magnetico in un solenoide 12 Procedura: -verificare con la sonda Hall assiale e tangenziale la direzione di B -verificare la linearità del campo B con la corrente I -misurare l'intensità di B al variare della densità di avvolgimenti ed estrarre da un fit una misura della permeabilità

13 5. Catino elettrolitico 13 Fenomeni: -conduzione elettrica -schermatura di Faraday del campo elettrico Dispositivi -vasca per contenere l'acqua -alimentatore di tensione -voltmetro -elettrodi di varia forma -anello di metallo -fogli di carta millimetrata

14 Catino elettrolitico 14 Procedura -usando elettrodi di forma diversa, ricostruire le corrispondenti linee equipotenziali del campo elettrico -verificare che il potenziale è costante all'interno dell'anello metallico - caratterizzare le linee equipotenziali nel caso di elettrodi piani e di elettrodi circolari - sviluppare un modello teorico dell'andamento del campo elettrico e confrontarlo con i risultati sperimentali


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