Lezioni · anno scolastico 2024-25
5B Fisica
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17.05.2025 L50 Forza magnetica tra conduttori paralleli con formule di calcolo e analisi della dipendenza dalla corrente e dalla lunghezza del tratto considerato. Applicazione della forza di Lorentz su portatori di carica in circuito con resistenza ohmica e campo magnetico perpendicolare. Esercizio risolutivo su molla verticale con massa in campo magnetico, determinazione della costante elastica mediante equilibrio delle forze in due configurazioni diverse. PDF ↗ 12.05.2025 L48 Analizzate le proprietà magnetiche della spira: generazione del campo, comportamento da dipolo magnetico, formule teoriche per il campo in punti esterni e al centro, regola della mano destra per direzione e verso. Introdotto il solenoide come avvolgimento elicoidale di materiale conduttore, definito il passo e il numero di spire per unità di lunghezza. Derivata la formula del campo magnetico uniforme all'interno del solenoide in funzione del numero di spire, lunghezza e intensità di corrente. PDF ↗ 05.05.2025 L47 Verifica sperimentale della forza tra fili percorsi da corrente secondo la Legge di Ampere.
Definizione di campo magnetico B (Tesla) e derivazione della formula per il campo attorno a un filo.
Applicazione della regola della mano destra per determinare verso e direzione del campo magnetico. PDF ↗ 03.05.2025 L46 Esperimento di Oersted: corrente elettrica genera campo magnetico che orienta l'ago magnetico perpendicolarmente al filo.
Esperimento di Faraday: filo percorso da corrente in campo magnetico subisce forza; direzione applicabile con regola mano destra.
Esperimento di Ampere: due correnti parallele si attraggono o si respingono in base al verso della corrente. PDF ↗ 03.05.2025 L45 Magnete: materiale che attrae il ferro, suddiviso in polo nord e sud; poli opposti si attraggono, uguali si respingono.
La Terra è magnete con asse leggermente inclinato; bussola con punta rossa indica polo nord geografico.
Campo magnetico rappresentato da linee di flusso: escono da nord, entrano in sud; più fitte dove intensità è maggiore; esercizio su disegno linee. PDF ↗ 31.03.2025 L44 Esercizi 42, 103, 111: risoluzione di circuiti con leggi di Kirchhoff, analisi di correnti e resistenze equivalenti.
Circuito RC con condensatore: calcolo di carica Q(t) = CUₘ(1 - e^(-t/RC)), tempo caratteristico tₚ = RC = 1,42 ms, comportamento della scarica.
Circuiti serie-parallelo: determinazione resistenza equivalente con combinazioni di resistori, cadute di tensione e corrente totale i = 440 mA. PDF ↗ 28.03.2025 L42-43 Esercizio 129: funzione Q(t) = 2sin(3/2·t), derivata i(t) = 3cos(3/2·t), determinazione massimi della corrente.
Esercizio 122: resistività circuito due conduttori, applicazione formula Rtot = ρ₁L₁/A + ρ₂L₂/A per calcolo.
Esercizi 46, 112: circuiti multi-maglia risolti con legge Kirchhoff tensioni, determinazione correnti i₁, i₂, i₃. PDF ↗ 08.03.2025 L41 Analisi circuito RC con resistenze e condensatori; calcolo resistenza equivalente Req e capacità equivalente Ceq in funzione di parametri n e m.
Imposizione del tempo caratteristico tau = 2RC alla formula teorica; derivazione dell'equazione vincolo che lega n e m.
Soluzione dell'equazione; due configurazioni possibili: n=1 con m=3 oppure n=2 con m=2. PDF ↗ 03.03.2025 L40 Esercizio 330 n.38: analisi della scarica di un condensatore in circuito RC; calcolo della carica dopo 4,58 ms tramite legge esponenziale Q(t)=Q₀e^(-t/RC).
Derivazione della dipendenza temporale della corrente e della carica; studio del massimo; applicazione numerica con determinazione di Q(t)≈1,97·10⁻⁴ C.
Esercizio 39: studio della carica di un condensatore in circuito RC; calcolo della corrente massima all'istante t=0 e della carica massima asintotica; rappresentazione grafica degli andamenti temporali di Q(t) e i(t). PDF ↗ 28.02.2025 L38-39 Effetto Joule, potenza dissipata in resistori con formule P=i²R e P=ΔV²/R, unità kilowattora. Circuiti RC: analisi con legge delle maglie di Kirchhoff per resistenza, condensatore e generatore in serie. Soluzione dell'equazione differenziale con funzioni Q(t)=Cfem(1-e^(-t/RC)) e i(t)=(fem/R)e^(-t/RC), introduzione al tempo caratteristico RC. PDF ↗ 21.02.2025 L37 Leggi di Kirchhoff: prima legge conservazione della carica nei nodi, seconda legge somma tensioni nulla in ogni maglia. Esercizio modello su circuito con tre resistenze e due generatori, dati ΔV₁=12V, ΔV₂=15V, R₁=10Ω, R₂=35Ω, R₃=50Ω per calcolo intensità. Sistema risolto applicando prima legge a ogni nodo e seconda legge alle maglie con versi di percorrenza scelti. PDF ↗ 17.02.2025 L36 Teoremi e leggi di Kirchhoff: generatori di tensione ideali e reali, forza elettromotrice (Fem), differenza di potenziale (ΔV) con resistenza interna del generatore.
Applicazione della legge di Ohm ai circuiti: ΔV = Fem - i·r, confronto tra generatore ideale e reale, relazione tra corrente e tensione in presence di resistenza interna.
Definizioni circuitali: nodo (punto di confluenza di conduttori), ramo (tratto tra due nodi), maglia (percorso chiuso tra nodi); caratteristiche di un generatore di tensione in un circuito. PDF ↗ 15.02.2025 L35 Circuiti con resistenze in serie e parallelo: calcoli di tensioni, correnti e resistenze equivalenti mediante leggi di Kirchhoff e Ohm.
Risoluzione di un problema modello complesso su un circuito specifico: determinazione della resistenza equivalente attraverso manipolazioni algebriche e risoluzione dell'equazione risultante.
Introduzione alla dipendenza della resistività dalla temperatura: formula R = R₀(1 + α∆T) con applicazione su dati numerici specifici. PDF ↗ 14.02.2025 L34 Seconda legge di Ohm (resistività): formula R = ρ(l/A) con derivazione dimensionale; esercizio filo di rame.
Risoluzione circuito pag 296 n 38 con resistenze in serie-parallelo; calcolo corrente totale e tensioni.
Calcolo correnti e cadute tensione su resistenze in parallelo mediante legge di Ohm microscopica. PDF ↗ 27.01.2025 L33 Studio di funzioni con valore assoluto, identificazione di massimi, minimi e punti angolosi di raccordo. Analisi di continuità e derivabilità con controllo dei limiti nei punti critici e calcolo della derivata. Ricerca degli estremi della funzione f(x) = |2ℓ(x)| - 3 mediante derivata e punti di non derivabilità. PDF ↗ 25.01.2025 L32 Resistori in serie: formula equivalente Req = R1+R2, ricavata applicando legge di Ohm alle cadute di tensione.
Resistori in parallelo: formula 1/Req = 1/R1 + 1/R2, ricavata dalla relazione tra correnti e tensione commune ai nodi.
Applicazione pratica: analisi di circuiti con combinazioni di resistori serie-parallelo mediante semplificazioni successive. PDF ↗ 20.01.2025 L31 Intensità di corrente definita come derivata della carica nel tempo: i = dQ/dt; caratteri della corrente continua e alternata.
Legge di Ohm: relazione di proporzionalità diretta tra intensità di corrente e differenza di potenziale attraverso la resistenza ΔV = iR.
Definizione di resistore come componente che segue la prima legge di Ohm; esempi di circuiti con resistenze in serie e parallelo. PDF ↗ 13.01.2025 L30 Energia di caricamento di un condensatore, formule energia immagazzinata e densità volumica energia elettrica (WE = ½ε₀E²).
Circuiti e corrente: fatto sperimentale, introduzione tensione e generatore di tensione, definizione verso corrente.
Intensità di corrente (i = ΔQ/Δt), unità di misura Ampere, grandezza fondamentale nel S.I. non Coulomb. PDF ↗ 11.01.2025 L29 Definizione di circuito, capacità equivalente e schematizzazione di condensatori in serie e parallelo con diagrammi circuitali.
Derivazione della formula per condensatori in parallelo partendo dalla condizione Qeq = Q₁ + Q₂ e dalla stessa differenza di potenziale, ottenendo Ceq = C₁ + C₂ + ... + Cₙ.
Derivazione della formula per condensatori in serie a partire dalla medesima carica su tutti i condensatori, calcolando la relazione 1/Ceq = 1/C₁ + 1/C₂ + ... + 1/Cₙ. PDF ↗ 16.12.2024 L28 Triangolo equilatero con tre cariche uguali: calcolo della forza risultante su una carica mediante sovrapposizione e determinazione della velocità massima raggiungibile spostandola verticalmente. Problema di sfere conduttrici concentriche con induzione: calcolo dei raggi e della capacità del sistema a partire da differenza di potenziale e carica nota. Due sfere cariche allineate: ricerca della posizione sull'asse dove il potenziale totale è zero mediante risoluzione dell'equazione V(r) = 0. PDF ↗ 14.12.2024 L27 Esercizio 2CH n56: moto di un'asta con equazioni cinematiche x(t), y(t), forze e accelerazione. Condensatore a disco (Pag 2GG n4t): calcolo della capacità C e carica Q in funzione della geometria. Esercizio Pag 228 n 8l: campo elettrico e differenza di potenziale tra due punti. PDF ↗ 13.12.2024 L26 Esercizio 44 pag. 266: calcolo delle cariche su due condensatori collegati in parallelo dopo il distacco, con dati numerici (Q₁ = 2·10⁻⁴C, Q₂ = 9·10⁻⁴C).
Capacità di un condensatore piano: relazioni tra carica, tensione e geometria; formule derivate per condensatori in serie e parallelo con applicazione numerica.
Effetto della costante dielettrica sulla capacità: relazione C = εᵣ·C₀ e confronto tra capacità nel vuoto e in materiale dielettrico. PDF ↗ 09.12.2024 L25 Definizione di condensatore, differenza di potenziale e capacità; formula C = Q/ΔV e unità di misura in Farad.
Condensatore piano: geometria con armature rettangolari, distribuzione uniforme di carica, campo uniforme tra le armature.
Campo elettrico nel condensatore piano calcolato mediante sovrapposizione; formula E = |σ|/ε₀, campo nullo all'esterno. PDF ↗ 07.12.2024 L24 Due sfere conduttrici collegate: distribuzione carica q₁ e q₂, formula carica totale Q = q₁ + q₂, densità superficiale proporzionale al raggio.
Calcolo potenziale della sfera conduttrice e densità di carica; svolgimento esercizi 28 e 32 con valori numerici e determinazione delle cariche indotte.
Capacità elettrostatica: definizione C = Q/V, unità Farad, formula per sfera conduttrice C = 4πε₀R. PDF ↗ 06.12.2024 L23 Proposizione e dimostrazione sul potenziale in un conduttore in equilibrio elettrostatico: tutti i punti hanno lo stesso potenziale perché il campo elettrico interno è nullo e la forza è nulla. Potenziale di una sfera carica conduttrice con formule per il campo E(r) in due regioni (r<R e r≥R) e relativa espressione del potenziale V(P). Esercizio pag 264 n 25: sfera conduttrice con dati ρ=1,1·10² kg/m³, d=6,0·10⁻⁵ cm, R₂=4 cm, ε=11 m; calcoli di carica Q, campo esterno e potenziale considerando la massa come sfera piana. PDF ↗ 02.12.2024 L22 Calcolo del lavoro in campo elettrico con cariche multiple; conservazione dell'energia (potenziale e cinetica).
Esercizio Es 2: velocità di un elettrone accelerato da differenza di potenziale ΔV = -400 V.
Confronto tra valore calcolato (5,93·10⁶ m/s) e di tabella (5,94·10⁶ m/s); errore percentuale 0,14%. PDF ↗ 30.11.2024 L21 Teorema di Gauss: il campo elettrico dentro un conduttore carico è nullo; applicazione a superficie conduttrice. Utilizzo di un cilindro di Gauss perpendicolare alla superficie per calcolare il flusso del campo. Derivazione della formula E = σ/ε₀ per il campo in prossimità della superficie. PDF ↗ 16.11.2024 L20 Definizioni di conduttore e equilibrio: cariche mobili, campo nullo, carica non cambia nel tempo. Distribuzione e concentrazione delle cariche sulla superficie, massima nei punti più inacerbati della geometria. Campo elettrico nullo all'interno, perpendicolare alla superficie per garantire l'equilibrio senza spostamenti di carica. PDF ↗ 15.11.2024 L19 Argomenti sui potenziali elettrici, differenze di potenziale e cariche elettriche in configurazioni geometriche.
Calcolo di campi equipotenziali e determinazione del potenziale in punti specifici.
Analisi di curve equipotenziali su grafici e relazione tra campo elettrico e differenza di potenziale. PDF ↗ 11.11.2024 L18 Definizione e calcolo della circuitazione di un campo vettoriale lungo una curva: suddivisione della curva in pezzettini infinitesimi e somma dei prodotti scalari. Dimostrazione del teorema fondamentale: la circuitazione del campo elettrico lungo una curva chiusa è zero, ricavata dal potenziale elettrico. Applicazione della telecopia nella serie: V₁ − Vₙ₊₁ = 0 quando la curva è chiusa, dato che il potenziale dei punti iniziale e finale coincide. PDF ↗ 09.11.2024 L17 Definizione e calcolo del potenziale elettrico V nei casi di carica puntiforme e campo uniforme; principio di sovrapposizione per sistemi di cariche multiple. Superfici equipotenziali come superfici a potenziale costante in ogni punto; relazione tra campo elettrico e potenziale attraverso derivata spaziale. Perpendiculiarità tra linee di campo e superfici equipotenziali in ogni punto dello spazio. PDF ↗ 08.11.2024 L16 Trattazione di potenziale elettrico e energia di sistemi di cariche puntiformi con relative formule; calcolo dell'energia potenziale totale in configurazioni di tre cariche allineate con distanze assegnate.
Svolgimento esercizio 12 pagina 22 su tre cariche allineate: calcolo dell'energia totale come somma dei contributi U12, U23, U43 ottenendo Utot = (k0/r)(-3q²/2).
Svolgimento esercizio 33 pagina 211 su quadrato di cariche alternate (positiva/negativa ai vertici): verifica che il potenziale totale si annulla e calcolo della distanza tra cariche tramite diagonale. PDF ↗ 28.10.2024 L15 Definiti il potenziale elettrico e la differenza di potenziale con relazioni all'energia potenziale e al lavoro compiuto dalle forze elettriche. Studiati il Volt come unità di misura e le formule relative al calcolo del potenziale. Introdotto l'elettronVolt come unità di energia per lo spostamento di cariche sottoposte a differenze di potenziale. PDF ↗ 25.10.2024 L14 Campo elettrico e vettori di forza; superposizione del campo totale. Esercizio 195: carica in campo elettrico e gravità; traiettoria e ordini di grandezza. Leggi orarie del moto accelerato in due dimensioni; applicazione a caduta da altezza. PDF ↗ 21.10.2024 L13 Esercizio 1: calcolo campo e potenziale di cariche puntiformi in diverse configurazioni con componenti vettoriali.
Esercizio 2: confronto tra forza da filo carico e sfera carica su una carica di prova.
Esercizio 3: campo elettrico di sfera carica (Q = 6,4 × 10⁻¹ C, R = 4 cm) con analisi massimo campo e grafico radiale. PDF ↗ 19.10.2024 L12 Esercizio 113 pag. 195: calcolo del flusso attraverso le cinque facce di un cilindro inserito in parallelepipedo con carica volumetrica. Applicazione del teorema di Gauss mediante uguaglianza tra flusso calcolato e carica interna divisa per ε₀. Ricavazione della relazione E = ρd/ε₀ dal confronto tra i due flussi. PDF ↗ 18.10.2024 L11 Forza elettrica conservativa; lavoro dipende da punto iniziale e finale. Differenza energia potenziale: ΔU = -W A→B.
Campo uniforme: U = -qEy; W A→B = qEy; riferimento a distanza infinita.
Due cariche puntiformi: U = q₁q₂/(4πε₀r). Energia totale sistema: somma energie tutte le coppie. PDF ↗ 14.10.2024 L10 Moto del proiettile con lancio orizzontale: decomposizione in componente orizzontale e verticale. Equazioni orarie - orizzontale: x = v₀t; verticale: y = h - ½gt², v_y = -gt. Procedura risolutiva: ricavare tempo di volo da equazione verticale, sostituire nell'altra; esercizio 105. PDF ↗ 11.10.2024 L9 Calcolo campo elettrico di sfera carica con Q=3,2nC, R=2,5cm; determinazione del valore nel punto P. Analisi campo generato da piano infinito e filo carico mediante principi di sovrapposizione. Applicazione secondo principio dinamica F=ma per calcolare accelerazione di carica nel campo combinato. PDF ↗ 08.10.2024 L8 Campo elettrico sfera uniformemente carica. Dimostrazione formule E(r) per r ≥ R e r ≤ R; densità volumica ρ.
Legge di Gauss e calcolo flusso attraverso superfici sferiche concentriche; uguaglianza dei flussi.
Relazione carica totale-densità; andamento E proporzionale a r³ dentro la sfera, a r⁻² all'esterno. PDF ↗ 04.10.2024 L7 Problema di un corpo carico su piano infinito: calcolo del campo elettrico, accelerazione e altezza massima con dati in notazione scientifica.
Impostazione delle formule con forza peso (Fp = mg) e forza elettrica (Fe = E·|q|), accelerazione totale a = (Fp + Fe)/m.
Calcolo della carica totale tramite numero di Avogadro e determinazione dell'equilibrio tra forze gravitazionali ed elettriche. PDF ↗ 01.10.2024 L6 Studio del campo elettrico generato da filo infinito carico uniformemente con densità lineare λ. Analisi delle simmetrie: campo radiale, invariante per traslazione lungo il filo, perpendicolare ad esso. Determinazione del campo con Teorema di Gauss usando cilindro coassiale; formula E = λ/(2πε₀r). PDF ↗ 30.09.2024 L5 Campo elettrico generato da piano infinito con formula E = σ/(2ε₀); teorema Pappus e calcolo flusso Φ_e(E).
Derivazione legge Gauss Φ_e(E) = Q_tot/ε₀; dimostrazione che il campo non dipende da quale lato del piano.
Esercizio pag. 188: cubo 12 cm, sfera raggio 16 cm con flusso 1,6·10⁴ N·C⁻¹; calcolo carica interna e distanze. PDF ↗ 24.09.2024 L4 Lezione di Elettromagnetismo: teorema del flusso per una carica puntiforme Q al centro di una superficie sferica, formula di Gauss Φ(E) = Q/(ε₀).
Calcolato il campo elettrico generato da un piano infinito carico: proprietà di uniformità, costanza e perpendicolarità alla superficie.
Determinata la densità superficiale di carica σ e la formula finale E = |σ|/(2ε₀) per il campo di un piano infinito. PDF ↗ 23.09.2024 L3 Flusso di campo vettoriale come prodotto scalare; calcolo su superfici piane e curve mediante suddivisione in piccolissime aree. Flusso del campo elettrico attraverso superfici chiuse; Teorema di Gauss correla il flusso alla carica totale contenuta. Formula di Gauss: Φ_E = Q_tot/ε_0; costante di proporzionalità ε_0 valida nel vuoto. PDF ↗ 21.09.2024 L2 Esercizio su campo e forze elettrostatiche: calcolo della risultante tra due cariche, componenti delle forze e energia potenziale totale. Esercizio 30 (pag. 184): determinazione di una carica incognita imponendo condizione di equipotenziale in un punto. Introduzione al flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie: definizione del vettore normale generalizzato e calcolo su superfici piane e curve. PDF ↗ 19.09.2024 L1 Richiami su forza di Coulomb, costante k e definizione di campo vettoriale; applicazione della formula E = F_TOT/q.
Esercizio svolto: calcolo campo elettrico in triangolo equilatero con cariche ai vertici, mediante composizione vettoriale delle forze di Coulomb.
Determinazione campo nei punti H e G; risultati E(H) e E(G) = (0, -3kqa/ℓ²) tramite somma delle componenti e simmetrie geometriche. PDF ↗ 17.09.2024 L0 Lezioni e esercizi programmati secondo schema AS 2023/26, con tre esercizi giornalieri e attività settimanale incentrata su prospettiva geometrica. Esercitazioni su quadrati, tracciamenti e concetti correlati con riferimenti a teoremi di costruzione (=2). Attività di verifica con quadranti e annotazioni varie sugli elementi trattati. PDF ↗