OBIETTIVI
L’obiettivo dell’esperimento è verificare la legge di Ohm tramite una serie di strumenti forniti dalla scuola elencati successivamente. Lo abbiamo raggiunto tramite varie modalità, sia nella pratica laboratoriale sia attraverso l’utilizzo del computer.

RICHIAMI TEORICI
LEGGE DI OHM: è utilizzata per calcolare la relazione tra tensione, corrente e resistenza in un circuito elettrico. ΔV= iR
Dove V è la tensione ai capi del componente considerato, R è la resistenza del componente, I è la corrente del componente. Tale formula ci dice che tenendo costante la resistenza del componente, all'aumentare della tensione applicata ai capi del componente aumenta la corrente che circola nel componente stesso. La tensione presente ai capi di un resistore viene detta anche caduta di tensione, in quanto il resistore viene utilizzato molto spesso per diminuire una tensione molto grande.

MATERIALI E STRUMENTI UTILIZZATI
BREADBOARD: La breadboard o basetta sperimentale è una basetta che ci consente di collegare le componenti elettroniche per sperimentare temporaneamente il funzionamento di circuiti, senza ricorrere a saldature. Risulta efficace per realizzare montaggi di circuiti elettronici; è costituita da una basetta provvista di una scanalatura mediana e da una serie di fori disposti secondo righe e colonne e distanziati del passo standard di 2,54 mm.
RESISTENZE OHMICHE: Si dice resistenza di un componente elettrico l'ostacolo che esso oppone al passaggio della corrente elettrica. Unità di misura della resistenza è l'ohm, che si abbrevia col simbolo , che si legge ohm. La resistenza di solito la indichiamo con la lettera R. Le resistenze si classificano utilizzando un codice a colori.
GENERATORE (BATTERIA): le batterie sono dispositivi che trasformano energia chimica in energia elettrica. La corrente fornita è limitata da una naturale loro resistenza interna. Questa dipende dalle sue dimensioni, proprietà chimiche, l’età, la temperatura e la corrente fornita.
MULTIMETRO: strumento utilizzato per misurare più valori elettrici, ovvero la tensione (volt), la corrente (ampere) e la resistenza (ohm). I puntali sono cavi flessibili e isolati (rosso per il polo positivo, nero per quello negativo) e servono da conduttori tra lo strumento e l’elemento oggetto del test. Il fondo scala dello strumento (portata) può essere impostato a 200, 2000, 20K, 200K, 2000K V a seconda della misurazione da eseguire, mentre la sensibilità è di 0,1 mV.
CAVO INTERRUTTORE: lamina metallica mobile utilizzata per mettere in contatto i capi del filo conduttore. quando l’interruttore è abbassato mette in contatto i capi del filo e la corrente può circolare: in questo caso il circuito è chiuso.
VOLTMETRO: Il voltmetro è uno strumento per la misura della differenza di potenziale elettrico tra due punti di un circuito.
AMPEROMETRO: L'amperometro è uno strumento per la misura dell'intensità della corrente elettrica che percorre una sezione di un conduttore.

PROCEDURA OPERATIVA

L'esperienza è stata effettuata in due fasi distinte. Nella prima parte abbiamo utilizzato il laboratorio virtuale messo a disposizione dall'Università del Colorado al link https://phet.colorado.edu/it/simulation/circuit-construction-kit-dc. Abbiamo costruito un circuito scegliendo i componenti a sinistra e trascinandoli uno per volta al centro. Per cominciare prendiamo una batteria. Misurare la sua tensione con il voltmetro, che va collegato ai due poli della batteria. La tensione vale 9.00 V. Viene aggiunta una lampadina alla batteria. Dobbiamo misurare con l’amperometro l’intensità della corrente elettrica che fluisce nel circuito. Il sensore dell’amperometro deve essere posizionato proprio sopra l’estremità della batteria. Quanto vale la corrente? La corrente con la lampadina vale 0.90 A. Si ripete la misura della tensione con il voltmetro. La tensione ora vale 9.00 V. Notiamo che il verso della corrente è orario, e di conseguenza anche quello degli elettroni. Abbiamo poi inserito un interruttore nel circuito ed una batteria aggiuntiva. Quando l’interruttore è aperto, notiamo che la corrente continua a scorrere. Quando è chiuso invece cessa di scorrere. La tensione ai lati della lampadina vale 19 V. Sostituiamo la lampadina con gli altri elementi presenti in modo da verificare cosa succede al flusso di cariche nel circuito. Notiamo che il circuito non continua, tranne che con la matita e il cavo, mentre con il fermaglio e la moneta aumenta fino a bruciarsi.

Nella seconda parte dell'esperienza abbiamo effettuato le misure nel laboratorio della scuola. Abbiamo costruito un circuito utilizzando la breadboard, una resistenza ohmica e una batteria. Quando si progetta un circuito elettronico è necessario tenere presente il flusso di corrente e la resistenza elettrica. Il flusso di corrente che circola è di 10 A. L’unità di misura della resistenza elettrica prende il nome di ‘ohm’. Misurarla ci consente di verificare la continuità elettrica, misurare la resistenza in ingresso e uscita di un circuito e verificare il funzionamento di alcuni componenti. Utilizzando un multimetro abbiamo poi misurato la tensione ai capi della batteria, riportando poi il valore. Utilizzando la legge di Ohm è possibile adesso ricavare i valori dell’intensità di corrente per le diverse resistenze. Concluso ciò, abbiamo ricavato i valori delle resistenze dalla legge di Ohm e confrontato i valori ottenuti con quelli ricavati dal codice a colori.

RACCOLTA, ELABORAZIONE ED INTERPRETAZIONE DEI DATI

- i = $\frac{ΔV}{R}$ = $\frac{11,2}{100000}$ = 0,00011

- i = $\frac{ΔV}{R}$ = $\frac{9,8}{90000}$= 0,000098

- i = $\frac{ΔV}{R}$ = $\frac{10,13}{220}$ = 0,04

- i = $\frac{ΔV}{R}$ = $\frac{10,4}{1200}$ = 0,009

- i = $\frac{ΔV}{R}$ = $\frac{10,9}{1191}$ = 0,009

Si definisce condensatore o capacitore un sistema fisico formato da due lastre , cariche di segno opposte; esso ha la funzione di accumulare al suo interno una quantità di carica elettrica, che verrà sprigionata nel caso di assorbimenti di picco del circuito. L'energia che esso immagazzina è detta energia potenziale, che è uguale al lavoro necessario per caricarlo.

Materiali e strumenti:
Applicazione pratica:

• Multimetro
• Breadboard
• Generatore
• Ponticelli
• Resistenze
• Tabella resistenze

Laboratorio digitale:

• Computer
• https://phet.colorado.edu

Scopo: Simulazione di una costruzione di un circuito tramite il sito https://phet.colorado.edu ed osservazione del funzionamento dei condensatori.
Andando a modificare l’area dell’armatura e le loro distanze possiamo osservare la variazione della capacità interna del sistema.
Ovviamente andremo a considerare rispettivamente:

• un singolo condensatore
• due condensatori in serie
• due condensatori in serie + uno in parallelo
  

GRAFICI: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1fw1ty6yX8NBk4MM7ZCdKAdY_6Oj8Z9tasc_xjQqcT5g/edit?usp=sharing

Ecco i dati ricavati dalle nostre misurazioni: