Piano di Lezione Teknis | Campo Magnetico: Bobina

Obiettivo

Durata: (10 - 15 minuti)

La finalità di questa fase è offrire una visione chiara degli obiettivi della lezione, evidenziando l'importanza di sviluppare competenze pratiche e trasferibili nel mondo del lavoro. Concentrandosi sul calcolo e sulla risoluzione di problemi legati al campo magnetico prodotto dalle bobine, gli studenti saranno meglio preparati ad affrontare sfide tecniche in ambiti come l'ingegneria elettrica ed elettronica.

Obiettivo Utama:

1. Approfondire i principi fondamentali del campo magnetico generato dalle bobine.

2. Calcolare il campo magnetico in diverse configurazioni.

3. Applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi concreti.

Obiettivo Sampingan:

1. Familiarizzare con gli strumenti e le tecniche per misurare i campi magnetici.
2. Sviluppare la capacità di lavorare in team durante le attività sperimentali.

Introduzione

Durata: (10 - 15 minuti)

L’obiettivo di questa fase è catturare l’interesse degli studenti, mostrando come i concetti teorici abbiano applicazioni pratiche e siano alla base di innovazioni che influenzano la nostra quotidianità e il mercato del lavoro. Ciò li motiverà a impegnarsi attivamente nelle successive attività ed esperimenti.

Curiosità e Connessione al Mercato

Curiosità e Collegamento al Mercato: Sapevate che il funzionamento delle macchine per risonanza magnetica (MRI) negli ospedali si basa su bobine superconduttrici? Allo stesso modo, motori elettrici, trasformatori e induttori, largamente presenti in ambito industriale, si fondano sui principi che approfondiremo oggi. Le aziende del settore tecnologico e dell’ingegneria elettrica ed elettronica sono costantemente alla ricerca di professionisti capaci di applicare questi concetti per innovare e migliorare dispositivi e sistemi.

Contestualizzazione

Contestualizzazione: Il campo magnetico prodotto da una bobina rappresenta un concetto cardine non solo in fisica, ma anche per numerose applicazioni pratiche. Immaginate, ad esempio, i treni a levitazione magnetica o le auto elettriche dotate di motori innovativi: tutto ciò è possibile grazie alla comprensione e gestione dei campi magnetici. In questa lezione esamineremo come una bobina possa generare un campo magnetico e come calcolarne l’intensità, gettando le basi per comprendere le tecnologie che rivoluzionano il mondo moderno.

Attività Iniziale

Attività Iniziale: Avviare la lezione con la visione di un breve video di 3 minuti che illustra il funzionamento dei treni a levitazione magnetica (Maglev) e l’applicazione pratica dei campi magnetici generati dalle bobine. Successivamente, porre la domanda: In che modo pensate che anche piccoli dispositivi, come gli altoparlanti dei vostri smartphone, possano utilizzare tecnologie simili? Questo stimolerà gli studenti a collegare la teoria con esempi concreti della vita quotidiana.

Sviluppo

Durata: (40 - 45 minuti)

Questa fase ha lo scopo di consolidare la comprensione teorica attraverso attività pratiche che permettano agli studenti di realizzare, misurare e calcolare il campo magnetico generato dalle bobine, oltre a riflettere sulle loro applicazioni concrete nel mondo del lavoro.

Argomenti

1. Definizione di campo magnetico.

2. Principi fondamentali del campo magnetico generato dalle bobine.

3. Formula per il calcolo del campo magnetico nelle bobine.

4. Applicazioni pratiche del campo magnetico prodotto dalle bobine.

Riflessioni sull'Argomento

Incoraggiare gli studenti a riflettere sull'impatto quotidiano delle tecnologie che si basano sui campi magnetici generati dalle bobine. Proporre domande come: come sarebbe il mondo senza l'utilizzo di motori elettrici, trasformatori e altri dispositivi innovativi basati su questi principi?

Mini Sfida

Costruire una Bobina e Misurare il Campo Magnetico

Gli studenti realizzeranno una bobina semplice e misureranno il campo magnetico prodotto, utilizzando un sensore specifico o un'app per smartphone.

1. Suddividere gli studenti in gruppi di 4-5 persone.

2. Distribuire i materiali necessari: filo di rame, un nucleo in ferro (ad esempio, un chiodo), un alimentatore (batterie o fonte di alimentazione DC) e sensori di campo magnetico o smartphone con app di misurazione.

3. Istruire gli studenti a far passare il filo di rame attorno al nucleo in ferro per creare una bobina con un numero variabile di avvolgimenti.

4. Collegare la bobina all'alimentatore per generare il campo magnetico.

5. Utilizzare il sensore o l'app per misurare l'intensità del campo in diversi punti attorno alla bobina.

6. Richiedere agli studenti di annotare i risultati e confrontare le misurazioni con i calcoli teorici usando la formula B = (µ₀ * N * I) / L, dove B è il campo magnetico, µ₀ la permeabilità del vuoto, N il numero di avvolgimenti, I la corrente e L la lunghezza della bobina.

7. Incoraggiare una discussione sui possibili errori sperimentali e su come migliorare la precisione delle misurazioni.

Acquisire competenze pratiche nella realizzazione e misurazione del campo magnetico prodotto da bobine, unendo la teoria alla pratica in un contesto sperimentale reale.

**Durata: (35 - 40 minuti)

Esercizi di Valutazione

1. Calcolare il campo magnetico generato da una bobina con 100 avvolgimenti, una corrente di 2 A e una lunghezza di 0,1 m.

2. Descrivere come si modificherebbe il campo magnetico se il numero di avvolgimenti venisse raddoppiato mantenendo costante la corrente.

3. Indicare un'applicazione pratica in cui il campo magnetico di una bobina è essenziale e spiegare il motivo.

4. Risolvi un problema in cui è necessario calcolare il campo magnetico in vari punti attorno a una bobina non ideale.

Conclusione

Durata: (10 - 15 minuti)

Questa fase finale mira a rafforzare l’apprendimento degli studenti, offrendo un momento di riflessione e discussione sui contenuti trattati e sottolineando la loro rilevanza pratica e occupazionale.

Discussione

💬 Discussione: Avviare una discussione aperta sull'impatto delle tecnologie basate sui campi magnetici generati dalle bobine nella nostra vita quotidiana. Invitare gli studenti a condividere le loro impressioni e a riflettere sulle sfide incontrate durante l’esperimento, considerando le numerose applicazioni sul mercato del lavoro.

Sommario

📚 Riepilogo: Ripassare i concetti principali affrontati: definizione e principi del campo magnetico, la formula di calcolo nei casi delle bobine e le applicazioni pratiche. Sottolineare anche l’esperienza sperimentale e i risultati ottenuti.

Chiusura

🔗 Conclusione della Lezione: Sottolineare come la lezione abbia integrato teoria, pratica e applicazioni, evidenziando l’importanza di questi concetti per innovare e risolvere problemi reali, in particolare nei settori dell’ingegneria elettrica ed elettronica. Ribadire che le competenze acquisite sono fondamentali per affrontare le sfide del mercato del lavoro e per lo sviluppo della tecnologia quotidiana.