CLASSE 2° SEZ. I
Nome Cognome: Pegoraro Mattia.
ENERGIA FAI DA TE
ESPERIMENTO 1
L’ALTERNATORE
MATERIALI UTILIZZATI
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Legno
Filo di rame (Qu) smaltato
Diodi
Fili elettrici
Motore a corrente continua
Magneti
Ruote di diverse grandezze
Cinghia di trasmissione
Tubo filettato
MONTAGGIO E SCHEMA DELL’ESPERIMENTO
La struttura è realizzata in legno.
La parte rotante è montata su un tubo filettato ed è composta da due magneti fissati ad una struttura in legno, i
quali ruotano intorno ad un avvolgimento di rame composto da 86 spire.
Il tutto è fissato ad una ruota piccola, la quale tramite una cinghia di trasmissione, è collegata a sua volta ad
una altra ruota più grande, che permette di aumentare il numero di giri dei magneti. I fili elettrici verranno poi
collegati ad un sistema di diodi che ci permetterà di convertire la tensione alternata in continua.
SPIEGAZIONE DEL FENOMENO OSSERVATO
L’alternatore è un dispositivo che permette di produrre energia elettrica, sfruttando il fenomeno
dell’induzione elettromagnetica : è sufficiente far ruotare una spira rettangolare dentro un campo magnetico
uniforme, intorno a un asse perpendicolare alle linee del campo, per ottenere un modellino di semplice
alternatore. La causa è la variazione di flusso magnetico attraverso la spira, l’effetto una tensione alternata.
Infatti, mentre la spira ruota, il flusso Φ(B) del campo magnetico che la attraversa varia nel tempo ∆Φ.
Per la legge di Faraday-Neumann-Lenz, nasce una forza elettromotrice indotta, direttamente proporzionale alla
variazione di flusso che la ha prodotta.
Per alzare la tensione prodotta abbiamo usato un trasformatore con un fattore moltiplicativo pari a 55.
Volendo utilizzare l’energia per accendere un led è stato necessario trasformarla da alternata in continua
grazie all’opportuno utilizzo di un sistema di diodi(vedi figura)
Adesso il nostro alternatore è simile a una dinamo.
Usando un oscilloscopio sarebbe possibile vedere queste immagini prese da diversi punti del circuito:
tensione in uscita dall’alternatore(alternata)(unita di misura un quadretto=0,1V)
tensione in uscita dal trasformatore (alternata)(unita di misura un quadretto=5V)
tensione in uscita dal ponte diodi(unita di misura un quadretto=0,5V)
INTERAZIONI DA PARTE DELLO SPERIMENTATORE
Per far funzionare l’esperimento è sufficiente azionare la manovella in senso antiorario.
È opportuno notare che la velocità con cui si gira influisce sulla variazione di flusso e quindi sull’esito del
esperimento.
ESPERIMENTO 2
LA PILA DI VOLTA
STUDIO DEI MATERIALI
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10 Monete da 5 centesimi
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Alluminio(può essere usato quello di alcuni contenitori alimentari)
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Carta assorbente
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Acqua
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Sale
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Fili elettrici
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Led
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Tubo di plastica del tipo usato negli impianti elettrici.
Sono stati usati i 5 centesimi per la loro copertura in rame.
CREAZIONE DEL PROGETTO
La struttura è realizzata con il tubo in plastica, nella quale sono stati impilati
una serie di 5 centesimi,carta imbevuta in acqua e sale e dischetti di alluminio
(ordinati nella serie R,C,A,R,C,A dove R = 5 centesimi,C = carta,
A = alluminio ) in modo tale che i due poli siano di materiale diverso (rame o
alluminio).
N.B. Il progetto potrebbe non funzionare a causa di varie reazioni chimiche
che avvengono per creare corrente elettrica e che a lungo andare i reagenti
finiscono e al fatto che è stata utilizzata una soluzione salina e che
quest’ultima potrebbe evaporare.
SPIEGAZIONE DEL FENOMENO OSSERVATO
Fra i due elettrodi metallici di ciascuna cella si instaura una differenza di potenziale che viene mantenuta
costante da forze di natura chimica. Ogni elettrodo infatti tende a rilasciare ioni metallici positivi nella
soluzione con la quale è a contatto, assumendo rispetto ad essa un potenziale negativo. La differenza di
potenziale fra un elettrodo e la soluzione dipende dal tipo di metallo di cui è composto l'elettrodo. Utilizzando
ad esempio un disco di zinco ed uno di rame come fece Volta, si misura presso lo zinco un potenziale negativo
maggiore in valore assoluto rispetto a quello del rame. Collegando i due elettrodi per mezzo di un conduttore
si genera un movimento di elettroni dal polo di carica negativa a quello di carica positiva (dallo zinco al rame
nel caso precedente) e dunque una corrente elettrica di verso opposto.
Il movimento di elettroni nel circuito esterno alla pila tende a compensare ed annullare la differenza di
potenziale fra gli elettrodi e la soluzione; affinché la corrente si mantenga costante è necessario che il polo
negativo venga costantemente rifornito di elettroni sottratti al polo positivo. Questo compito è affidato alla
soluzione elettrolitica che cede gli elettroni presi dallo zinco.
INTERAZIONI DA PARTE DELLO SPERIMENTATORE
Lo sperimentatore dovrà semplicemente chiudere il circuito.