Classe quinta, secondaria di secondo gradoPercorso edumaterial
Che cosa imparerai
- Applicare e verificare i concetti di maxwell: campi variabili e onde elettromagnetiche negli esempi e nelle attività della lezione.
- Identificare il fenomeno e le grandezze.
- Risolvere un caso controllato.
- Distinguere il modello da una misura dell'illustrazione.
Prima di iniziare
- Unità di misura
- Proporzioni e potenze
Per capire
Le equazioni di Maxwell collegano campo elettrico, campo magnetico, cariche e correnti. Per il quinto anno il DM invita a privilegiare il significato concettuale: un campo magnetico che cambia nel tempo può essere collegato a un campo elettrico indotto; un campo elettrico variabile entra nel quadro che consente onde elettromagnetiche. Non basta però mettere due frecce sul disegno per dimostrare un'onda: occorrono condizioni di propagazione e relazioni quantitative. Nel vuoto le onde elettromagnetiche viaggiano a c, circa 3,0×10⁸ m/s; luce e radio appartengono allo stesso fenomeno con frequenze diverse.
Regola e condizioni
Una carica elettrica contribuisce al campo elettrico; una corrente e la variazione del campo elettrico entrano nella sorgente del campo magnetico; la variazione del flusso magnetico è collegata al campo elettrico indotto. Questa è una mappa concettuale, non la scrittura completa delle quattro equazioni. Per calcolare lunghezze d'onda si usa c=λf nel vuoto con unità coerenti. Una fotografia o illustrazione di bobine non visualizza direttamente campi invisibili né ne misura il verso.
Come procedere
- Dichiara il sistema e le ipotesi.
- Identifica grandezze e unità.
- Applica la relazione solo nel dominio dichiarato.
- Controlla l'esito e il limite dell'illustrazione.
Esempio svolto
Nel vuoto una radiazione ha f=3,0×10⁸ Hz. Qual è λ approssimata?
- Usa c≈3,0×10⁸ m/s.
- λ=c/f=(3,0×10⁸)/(3,0×10⁸) m.
Circa 1 m. 1 m × 3,0×10⁸ s⁻¹ dà c.
Errore da evitare
Usare una formula senza le condizioni o senza le unità che la rendono applicabile.
Limite del modello
- La scheda è concettuale; non svolge la formulazione vettoriale completa delle equazioni di Maxwell.
- Il DM assegna il nucleo al quinto anno; l'ordine e l'ampiezza di queste schede sono scelte editoriali.
Prova subito
Una variazione di flusso magnetico è collegata all'induzione elettrica?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Sì.
È parte della sintesi.
Velocità approssimata nel vuoto?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 3,0×10⁸ m/s.
È il valore dichiarato.
Radio e luce sono onde elettromagnetiche?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: Sì.
Differiscono per frequenza.
Per f=1,5×10⁸ Hz, λ nel vuoto?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: 2 m.
c/f=2.
Il disegno dà il verso reale dei campi?
Vedi la soluzione spiegata
Risposta: No.
Non è una misura.
Allineamento curricolare e fonti
- FISICA / Quinto anno · QUINTO ANNO · Avvicinarsi concettualmente alla sintesi elettromagnetica di Maxwell e alle onde. · DM 211/2010 · Allegato F · Liceo scientifico ordinario · Quinto anno
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