Le Scienze a scuola: un’esperienza per tutti

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CIRCUITI ELETTRICI

Materiale occorrente:

− tavoletta di legno;

− pila da 4.5 volt oppure da 9 volt;

− filo elettrico;

− grappette e puntine da disegno;

− lampadine da 3 o 6 volt con relativo portalampada;

− motorino elettrico;

− LED.

Costruzione di un circuito elettrico elementare.

Attività

Tagliare dei pezzi di filo elettrico di lunghezza variabile tra 10 cm e 30 cm e sbucciare le estremità.

Iniziare costruendo un semplice circuito collegare due fili alle linguette della pila utilizzando delle graffette

per rendere stabili i contatti elettrici. Collegare le estremità libere dei fili al portalampada e utilizzando delle

puntine da disegno ancora il porta lampada alla tavoletta di legno. Eventualmente le puntine si possono

usare anche per fissare i fili sulla tavoletta dando al circuito un aspetto più ordinato.

Figura 1

Avvitando la lampadina nel porta lampada si osserverà che si accende. L’energia chimica contenuta

nella pila è trasformata in energia elettrica e quindi in energia luminosa ed energia termica (la lampadina

accesa si riscalda).

La lampadina può essere sostituita con un motorino elettrico e in questo caso l’energia elettrica è

trasformata in energia meccanica ( e sonora e termica).

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La lampadina, il motorino elettrico e il LED consentono anche di distinguere tre diverse tipologie di

dispositivi elettrici:

• per le lampadine non ha alcun effetto l’inversione dei collegamenti

• per il motorino elettrico l’inversione dei poli della batteria consente al motorino di girare in verso

opposto

• per il LED l’inversione della polarità né impedisce l’accensione (e il LED impedisce il passaggio di

corrente nell’intero circuito come si può verificare con il circuito con elementi i serie presentato

nella seconda parte).

Costruzione di un circuito con lampadine in serie.

Attività

Dopo aver costruito il circuito elementare si può procedere ad osservare il comportamento e le

proprietà di circuiti più complessi.

Il primo caso proposto è quello del collegamento in serie. Utilizzando lo stesso materiale

dell’esperienza precedente con in più un porta lampadina e una seconda lampadina è possibile costruire il

circuito come nella foto seguente.

Figura 2.

Le due lampadine sono meno luminose, se una viene svitata anche l’altra lampadina si spegne. Se si

dispone di un multimetro digitale si possono eseguire le misure di differenza di potenziale ai capi delle due

lampadine e di osserva che la loro somma è uguale dalla differenza di potenziale della pila.

Il circuito può essere modificato ad esempio sostituendo una lampadina con un LED (v. figura 3) oppure

con un motorino elettrico e in ciascun caso si possono fare delle osservazioni sulle variazioni che avvengono

nel circuito (diversa luminosità delle lampadine o dei LED, diversa velocità di rotazione del motorino

elettrico).

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Svolgendo le misure di differenza di potenziale con il multimetro in ognuna delle configurazioni create è

possibile vedere che la somma delle differenze di potenziale misurate ai capi di ciascun elemento è uguale

alla differenza di potenziale ai capi della pila.

Figura 3.

Nella figura tre si vede che sostituendo una lampadina con un LED si riduce l’intensità luminosa della

lampadina, inserendo un motorino elettrico, invece, l’intensità luminosa della lampadina aumenta.

Costruzione di un circuito con lampadine in parallelo.

Attività

In modo analogo si può modificare il circuito elementare collegando due elementi in parallelo.

Si può iniziare collegando due lampadine in parallelo e osservare che ora l’intensità luminosa delle

lampadine è la stessa di quella osservata nella prima prova. A differenza del collegamento in serie, lo

scollegamento di una lampadina o la sua sostruzione con un altro dispositivo non ha alcun effetto sulla

luminosità dell’altra.

Si può verificare anche utilizzando i motorini elettrici o i LED, che con il collegamento in parallelo

scollegando o variando un dispositivo no si ha alcun effetto (osservabile) sugli altri dispositivi.

Utilizzando il multimetro digitale è possibile misurare le differenze di potenziale ai capi di ciascun

dispositivo e osservare che si ha lo stesso valore ai capi di ogni elemento.