Insegnare fisica/Didattica tradizionale/Esperienze di laboratorio sui circuiti

E' importante tenere presente che la maggior parte delle persone, al di fuori di chi ha ottenuto laure specifiche o diplomi tecnici, non sa che il passaggio di corrente avviene all'interno di un circuito chiuso (ci sarà la tendenza, se gli viene chiesto, di collegare un solo polo della batteria a una lampadina per accenderla).

Primo circuito: pila e lampadina

Per questo motivo sarebbe opportuno proporre agli studenti di accendere una lampadina utilizzando dei cavi e una batteria, guidandoli a sperimentare più configurazioni possibili. Si potrebbe introdurre, poi, l'utilizzo di oggetti più disparati all'interno del circuito (monete, plastica, matite, chiavi ecc.). Infine, invitarli a disegnare tutte le configurazioni trovate. In questo modo si arriva a una classificazione chiara di tutti i materiali che permettono e non permettono il passaggio di corrente e la considerazione dell'aria come isolante diventa intuitiva e Il termine "circuito", a questo punto, può essere introdotto con cognizione di causa.

A questo punto è utile far notare l'uniformità del sistema, ovvero come, ad esempio, la lampadina si accenda ovunque allo stesso modo e come i cavi del circuito si riscaldino alla stessa maniera indipendentemente dalla loro posizione (c'è la tendenza, tra gli studenti, a credere che nei circuiti elettrici esiste un "prima" e un "dopo", ad esempio avranno la propensione a credere che i cavi della batteria siano più caldi nelle vicinanze della batteria piuttosto che in quelle della lampadina, perché la corrente passa "prima" da quel punto). E' anche una buona occasione per riunire, se affrontati in precedenza, i concetti di carica, energia, dissipazione, o altro.

Un passo logico successivo nello sviluppo dei concetti e nel rifinire il modello può essere l’esplorazione dei fattori che influenzano la luminosità della lampadina, cioè l’intensità dell’effetto. Sia collegando una seconda lampadina in successione con la prima, sia inserendo nel circuito dei tratti sempre maggiori di filo di nichel-cromo, si ottiene una diminuzione della luminosità della lampadina collegata a una data batteria. Ciò suggerisce che l’"intensità" o il "vigore" della corrente elettrica possa essere diminuito inserendo del nuovo materiale polo a polo (in "serie") nel circuito. Oggetti diversi hanno effetti di diversa intensità. Ciò suggerisce che materiali diversi o diverse quantità di materiale siano, in qualche senso, degli "ostacoli", o che offrano diversi tipi di "impedimento" al flusso. Da questa osservazione possiamo derivare il concetto di «resistenza elettrica».

Bibliografia

• (EN) Arnold B. Arons, Teaching introductory physics, New York, Wiley publication, 1997, pp. 194-199, ISBN 0-471-13707-3.