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ONLINE

SOLUZIONI

413

ONLINE

SOLUZIONI

MODULI 1-2

Proprietà elettriche della materia - Circuiti elettrici

1

Calcola la forza di attrazione tra due cariche di 2 coulomb ciascuna, poste alla distanza di 2 m in aria. La costante

k

di

proporzionalità per l’aria vale 9 . 10

9

.

2

L’elettricità statica è l’inverso della corrente alternata? Motiva la risposta.

3

Determina a quanti

µ

A corrispondono 150 kpA. Spiega come hai ragionato.

4

Definisci la grandezza “intensità della corrente elettrica” ed indica la sua unità di misura.

5

Considerando che in un coulomb ci sono 6,25 . 10

18

elettroni, determina a quanti coulomb equivalgono 1,3 . 10

17

elettroni.

6

Descrivi la differenza tra corrente continua ed alternata.

7

Un resistore di resistenza 120

Ω

è attraversato da una corrente di 180 mA.

Calcola la tensione ai capi del resistore.

8

Due cavi a sezione circolare sono costituiti da materiali diversi ed hanno diverse dimensioni. Usando i dati contenuti

nella

TAB. 1

determina quale dei due ha la resistenza inferiore.

Tipo di cavo Lunghezza [m] Diametro [mm]

Materiale e resistenza

Ω ⋅ 











mm

m

2

cavo n° 1

20

1

rame 0,0175

cavo n° 2

30

1,5

alluminio 0,029

9

Indica il valore dei tre resistori convenzionali contraddistinti rispettivamente dai seguenti codici dei colori:

a)

giallo – viola – nero

b)

marrone – nero – rosso

c)

verde – azzurro – arancio – argento

MODULI 3-4

Reti elettriche - Energia, potenza e rendimento

1

Calcola la resistenza complessiva tra i punti

P

e

Q

della

FIG. 1

,

considerando che tutti i resistori hanno valore di 100

Ω

.

2

Applicando il teorema di Thevenin, per il circuito

di

FIG. 2

determina:

a)

la corrente che attraversa il resistore

R

2

;

b)

la potenza dissipata da

R

2

;

c)

la quantità di calore, espressa in joule, prodotta in 1

ora e 22 minuti di funzionamento.

3

Per costruire un sistema di illuminazione che sfrutti l’energia solare occorre un banco di batterie che accumuli l’ener-

gia fornita da pannelli fotovoltaici. La capacità delle batterie deve essere tale da fornire energia a 8 lampadine da 60 W

ciascuna per un tempo di 10 ore, senza essere ricaricate. Il sistema lavora a 24 V. Calcola quale deve essere la capacità, in

Ah, del banco di batterie.

4

Nel circuito di

FIG. 3

tutti i resistori hanno ugual valore di 100

Ω

. Determina il valore della resistenza totale

R

T

della rete

resistiva connessa ai capi del generatore

E

. Successivamente, sapendo che nel resistore

R

4

fluisce una corrente

I

4

= 15 mA,

determina la f.e.m.

E

del generatore.

M

N

Q

P

R

1

R

2

R

3

R

4

R

5

A

B

+ –

E

1

E

2

R

1

R

4

R

2

R

3

R

2

R

5

R

3

R

4

R

1

I

2

I

3

I

4

I

5

I

1

A

B

C

D

E

1

= 20 V

E

2

= 4 V

R

1

= 1 k

Ω

R

2

= 4 k

Ω

R

3

= 2 k

Ω

R

4

= 1 k

Ω

FIG. 1

FIG. 2

FIG. 3

MI PREPARO PER LA VERIFICA - N. 1

MI PREPARO PER LA VERIFICA - N. 2

TAB. 1

X

La teoria delle reti permette di

esaminare il comportamento

dei circuiti senza doverli

materialmente costruire. Per il

suo studio, illustriamo in queste

pagine il concetto di circuito, gli

strumenti e le unità di misura

dei fenomeni elettrici.

MODULO 2

1746

1765

1794

1800

1803

1822

1848

1863

––

L’inglese William Watson (1715-1787)

fa esperienze di trasmissione della

corrente elettrica, usando la terra come

conduttore di ritorno per completare il

circuito lungo 11600 piedi

(circa 3800 m) di filo, concludendo

che la velocità di propagazione

dell’elettricità è tanto elevata da non

poter essere misurata.

L’abate Jean Antoine Nollet (1700-1770)

compie a Versailles, al cospetto della

corte reale, riusciti esperimenti di

trasmissione della corrente elettrica

lungo una linea di tre chilometri

composta di frati legati con un filo

di ferro e messi in contatto con un

rudimentale condensatore (una bottiglia

di Leida).

Alessandro Volta (1745-1827) scopre che

la differenza di temperatura tra due

metalli in stretto contatto genera

corrente elettrica.

In una lettera al presidente della Royal

Society, Alessandro Volta illustra

la costruzione della pila elettrica a

colonna, nuovo strumento generatore di

energia elettrica.

Johann Ritter (1776-1810) costruisce il

primo accumulatore elettrico.

Georg Simon Ohm (1787-1854)

tedesco, definisce i concetti di forza

elettromotrice e intensità di corrente in

un circuito elettrico e formula la legge

che lega le due grandezze in funzione

della resistenza del circuito.

Gustav Kirchhoff (1824-1887), tedesco,

estende la legge di Ohm a circuiti

complessi a più rami.

L’inglese Edward Weston (1850-1936)

costruisce una pila campione di forza

elettromotrice usata per la taratura di

altre pile.

Circuiti elettrici

COMPETENZE

•

Individuare i componenti che costituiscono il sistema

e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire

nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e

delle parti, nel rispetto delle modalità e delle procedu-

re stabilite

•

Utilizzare correttamente strumenti di misura, control-

lo e diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e de-

gli impianti

PER L’INSEGNANTE

Nello spazio web riservato all’insegnante, queste competenze

vengono declinate in conoscenze e abilità per la progettazione

didattica con i materiali del modulo.

INIZIO

Struttura dei circuiti

LEZIONE 1

Corrente elettrica

LEZIONE 2

Tensione

LEZIONE 3

Resistenza e legge di Ohm

LEZIONE 4

Resistività

LEZIONE 5

Codice dei colori delle

resistenze convenzionali

LEZIONE 6

Resistori in SMD

LEZIONE 7

Resistori a resistenza variabile

LEZIONE 8

FINE

Presentazione

A INIZIO MODULO

Una

linea del tempo

introduce l’argomento;

segue la mappa delle

lezioni con indicato

l’eventuale

percorso

veloce

Nello spazio web, per

l’insegnante, la sezione

Progettare e valutare per

competenze

, un supporto

“pratico” per gestire le

novità della riforma

1794

1800

1803

1822

1848

1863

––

di Leida).

Alessandro Volta (1745-1827) scopre che

la differenza di temperatura tra due

metalli in stretto contatto genera

corrente elettrica.

In una lettera al presidente della Royal

Society, Alessandro Volta illustra

la costruzione della pila elettrica a

colonna, nuovo strumento generatore di

energia elettrica.

Johann Ritter (1776-1810) costruisce il

primo accumulatore elettrico.

Georg Simon Ohm (1787-1854)

tedesco, definisce i concetti di forza

elettromotrice e intensità di corrente in

un circuito elettrico e formula la legge

che lega le due grandezze in funzione

della resistenza del circuito.

Gustav Kirchhoff (1824-1887), tedesco,

estende la legge di Ohm a circuiti

complessi a più rami.

L’inglese Edward Weston (1850-1936)

costruisce una pila campione di forza

elettromotrice usata per la taratura di

altre pile.

COMPETENZE

•

Individuare i componenti che costituiscono il sistema

e i vari materiali impiegati, allo scopo di intervenire

nel montaggio, nella sostituzione dei componenti e

delle parti, nel rispetto delle modalità delle procedu-

re stabilite

•

Utilizzare correttamente strumenti di misura, control-

lo e diagnosi, eseguire le regolazioni dei sistemi e de-

gli impianti

PER L’INSEGNANTE

Nello spazio web riservato all’insegnante, queste competenze

vengono declinate in conoscenze e abilità per la progettazione

didattica con i materiali del modulo.

Struttura dei circuiti

Corrente elettrica

Tensione

Resistenza e legge di Ohm

Resistività

Codice dei colori delle

r sis enze convenzionali

Resistori in SMD

Resistori a resistenza variabile

FINE

ESERCIZI DA SVOLGERE

384

385

15

LAVORIAMO CON LE COMPETENZE

TROVA IL GUASTO

Il circuito di

FIG. 4

mostra una batteria che alimenta una

lampada. All’improvviso la lampada si spegne. Impiegando

un voltmetro un tecnico rileva che la tensione tra i punti

C

ed

H

è uguale a quella della batteria. Indica quali potrebbe-

ro essere le cause dello spegnimento della lampada.

16

LAVORIAMO CON LE COMPETENZE

TROVA IL GUASTO

Indica qual è il guasto del circuito di

FIG. 5

basandoti sulle

indicazioni mostrate dagli strumenti.

17

LAVORIAMO CON LE COMPETENZE

TROVA IL GUASTO

Un elettricista deve cercare il guasto che, nel circuito di

FIG. 6

, non fa accendere la lampadina nonostante quest’ul-

tima sia integra e la batteria sia carica.

Come vedi dal diagramma ci sono molti blocchi di giunzio-

ne (BG) che permettono di connettere vari settori di cavo.

L’elettricista impiega un voltmetro per controllare la presen-

za o meno di tensione tra due terminali dello stesso blocco,

ma non riesce a misurare la tensione tra due blocchi poiché

essi sono molto lontani uno dall’altro. Il risultato delle sue

misure è il seguente:

tra i terminali BG1, BG2, BG3: c’è tensione;

tra i terminali BG4, BG5, BG6: non c’è tensione;

tra i terminali della lampada: non c’è tensione.

Indica dove può essere localizzato il guasto. Inoltre, con il

metodo della “ricerca binaria” (modulo 1) si potrebbe velo-

cizzare la ricerca del settore del guasto?

Resistività

LEZIONE 5

18

La resistività del rame alla temperatura ambiente è

di 0,0175

Ω

. mm

2

/m. Calcola a quanto equivale se espressa

in

Ω

. m.

19

Determina la resistenza di un cavo lungo 5 m avente

resistività di 5 . 10

–6

Ω

. m ed una sezione di 2 mm

2

.

20

Un tratto di cavo ha una resistenza di 0,1

Ω

. Se la

sezione viene aumentata moltiplicandola per 4, calcola

quale sarà la nuova resistenza del filo.

21

Illustra la differenza tra resistenza e resistività.

22

La legge di Ohm può essere scritta nella forma:

U

/

I

=

R

.

Uno studente pensa che se viene aumentata la tensione ai capi

di un resistore, allora anche la resistenza aumenterà. È giusto

questo ragionamento?

Codice dei colori

delle resistenze convenzionali

LEZIONE 6

23

Qual è il valore e la tolleranza del resistore di

FIG. 7

?

24

Determina i valori dei quattro resistori aventi i

seguenti codici dei colori:

a)

marrone, nero, rosso;

b)

rosso, rosso, rosso;

c)

giallo, viola, arancio;

d)

marrone, nero, nero.

25

Due resistori di media potenza hanno impresso sul

loro corpo rispettivamente le sigle 3W 33 e 5W R2. Indica i

valori delle loro resistenze e potenze dissipabili.

26

Indica il rispettivo valore delle resistenze dei resistori

che hanno stampigliati i seguenti valori:

a)

R1;

c)

4R7;

b)

R10;

d)

R01;

FIG. 4

FIG. 5

FIG. 6

marrone

verde nero

rosso

FIG. 7

MODULO 3

Reti elettriche

Resistenze in parallelo

LEZIONE 2

1

Dieci resistori, tutti uguali, di valore

R

= 1 k

Ω

sono colle-

gati in parallelo; determina il valore della resistenza totale

R

T

. Determina il numero

n

di resistori, del valore di 2 k

Ω

, che

dovresti porre in parallelo tra di loro per ottenere lo stesso

precedente valore di resistenza totale.

2

Del circuito di

FIG. 1

sono noti i valori delle resisten-

ze dei tre resistori:

R

1

= 100

Ω

,

R

2

= 220

Ω

,

R

3

= 1000

Ω

.

Determina il valore della resistenza totale o equivalente.

I

3

I

2

I

1

R

3

R

eq

R

2

R

1

FIG. 1

3

Nel montaggio di

FIG. 1

sono noti il valore

R

eq

= 74,12

Ω

della resistenza equivalente dei tre resistori posti in parallelo

ed i valori

R

1

= 330

Ω

,

R

2

= 470

Ω

. Determina il valore di

R

3

.

4

Nel circuito di

FIG. 1

la corrente che attraversa

R

1

vale

100 mA. Determina il valore della tensione ai capi del paral-

lelo delle tre resistenze e le correnti che attraversano

R

2

ed

R

3

. Sono noti

R

1

= 100

Ω

,

R

2

= 220

Ω

,

R

3

= 1000

Ω

.

5

Tre resistori sono connessi in parallelo ad un generatore

di f.e.m. I codici dei colori dei tre resistori sono rispettiva-

mente marrone-rosso-rosso, grigio-rosso-marrone, azzurro-

grigio-marrone. Determina qual è il valore della resistenza

equivalente delle tre.

6

Un resistore da 680

Ω

è posto in parallelo ad uno da 220

Ω

. Se una corrente di 15 mA attraversa il primo, calcola qual

è il valore della corrente che fluisce attraverso il secondo.

7

Tre resistori che hanno valore rispettivamente

R

1

= 2400

Ω

,

R

2

= 1800

Ω

,

R

3

= 1 k

Ω

sono connessi in parallelo ad una

sorgente di tensione. Sapendo che la corrente che attraversa

R

3

è di 24 mA, calcola il valore totale

I

T

della corrente ero-

gata dalla sorgente.

8

Nel circuito di

FIG. 2

le tre lampade hanno rispettiva-

mente valori di resistenza

L

1

= 24

Ω

,

L

2

= 15

Ω

ed

L

3

= 10

Ω

.

Determina i valori della corrente erogata dal generatore di

f.e.m. nei tre casi seguenti:

a)

i due interruttori

T

1

e

T

2

sono aperti;

b)

è chiuso solo

T

1

;

c)

sono chiusi entrambi.

T

2

T

1

I

1

I

E

L

2

L

1

L

3

I

2

I

3

24 V

9

LAVORIAMO CON LE COMPETENZE

TROVA IL GUASTO

Il circuito di

FIG. 3

ha il seguente problema: l’interruttore

T

1

accende e spegne regolarmente la lampada

L

1

, ma

T

2

non

ha effetto su

L

2

. Indica quale, tra i seguenti guasti, può pro-

curare tale malfunzionamento e quale non può procurarlo.

Considera ciascuno di questi ipotetici guasti uno alla volta

(non avvengono in modo simultaneo).

a)

La batteria è esaurita.

b)

L’interruttore

T

2

si è rotto andando in corto circuito.

c)

L’interruttore

T

2

si è rotto aprendosi.

d)

L’interruttore

T

1

si è rotto andando in corto circuito.

e)

L’interruttore

T

1

si è rotto aprendosi.

f)

Un conduttore si è interrotto tra i punti di test TP1 e TP2.

g)

Un conduttore si è interrotto tra i punti di test TP5 e TP6.

Resistenze in serie

LEZIONE 3

10

Due resistori aventi i codici dei colori rispettivamente

uguali a rosso-rosso-rosso e viola-giallo-marrone sono posti

in serie. Calcola il valore totale

R

T

dei due resistori.

11

Tre resistori posti in serie sono contraddistinti dai codi-

ci dei colori arancio-rosso-marrone, verde-viola-marrone,

giallo-arancio-arancio. Determina il valore totale della serie.

12

Del circuito di

FIG. 4

sono noti:

E

= 24 V,

R

1

= 220

Ω

,

R

2

= 100

Ω

,

R

3

= 100

Ω

,

R

4

= 180

Ω

,

R

5

= 220

Ω

. Determina

FIG. 2

FIG. 3

A

B

C D E

F

G H I

L

V

J

R

1

R

2

R

3

0 V

30 V

0 mA

30 V

voltmetro voltmetro

amperometro

voltmetro

batteria

BG 1 BG 2 BG 3 BG 4

BG 6 BG 5

batteria

TP1

TP2

TP3

T

2

T

1

L

2

L

1

TP4

TP5

TP6

MODULO 2-3

A FINE LIBRO

Esercizi

da svolgere

collegati alle lezioni. Più

facile fare gli esercizi: in

caso di dubbio c’è sempre

un esercizio svolto da

consultare

La sezione

Mi

preparo per la

verifica

propone

materiali mirati

collegati ai moduli,

soluzioni

online

Su CD-Rom

• Schede operative

per il

laboratorio

• Materiali per il

recupero

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