Esperienze con l`elettricità e il magnetismo

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?
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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.
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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).
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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.
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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
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Figura 5
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