Insegnare fisica/Didattica tradizionale/Esperienze di laboratorio sull'elettromagnetismo

Esperimento di Oersted

La pratica

L'esperimento di Oersted, benché trattasi di un'esprienza molto semplice (avvicinare una bussola magnetica a un filo percorso da corrente in maniera da verificare l'esistenza di un campo magnetico prodotto) è molto importante introdurre questo tipo di esperienza agli studenti, che non hanno mai avuto alcun tipo di contatto con l'elettromagnetismo. E' di indiscutibile utilità non solo far giacere la bussola da un lato del filo, ma anche sopra, sotto, e in generale da qualunque angolazione possibile. Una volta fatto questo, agli studenti dovrebbe essere chiesto:

1. di studiare l'effetto della permutazione delle connessioni con i poli della batteria;
2. di notare, in maniera qualitativa, l'effetto che si ottiene variando la distanza ta il filo e l'ago della bussola;
3. di studiare qualitativamente l'intensità dell'effetto dell'ago di bussola (tenuto a una distanza fissa dal filo) quando nel circuito vengono inserite delle lampadine sia in serie che in parallelo;
4. di studiare l'effetto che si ottiene inserendo altre batterie in serie con la prima;
5. di verificare il formarsi, grazie a una sintesi delle osservazioni effettuate, la mnemonica basata sulla regola della mano destra che fornisce la direzione del campo magnetico attorno al filo percorso da corrente.

Partendo da questa semplice esperienza è facile generare la comprensione della bussola delle tangenti, che storicamente è il primo strumento che permise di confrontare tra loro correnti elettriche, per poi passare, in un secondo momento, a esaminare la sovrapposizione degli effetti magnetici generati da fili percorsi da corrente; arrivando infine a una comprensione genuina di tutto il fenomeno.

Infine, gli studenti dovrebbero essere invogliati a riflettere sulla domanda: otterrei lo stesso risultato se muovessi delle cariche sufficientemente veloce? La risposta preponderante sarà sì, e in effetti è la stessa risposta che si riscontra anche a livello storico, anche se la prova sperimentale sorge circa cinquant'anni dopo l'esperimento di Oersted, attraverso la verifica diretta di Henry Augustus Rowland.

Forze tra magneti e conduttori percorsi da corrente

Nell'esperimento di Oersted, come lo si esegue di solito, con l'uso di fili rigidi e massivi e di una bussola piccola e sensibile, tende a focalizzare l'attenzione sulla bussola e non sul fatto che le forze esercitate dalla bussola sono accompagnate da forze che agiscono sul conduttore. Nonostante il fatto che qualche volta lo studente abbia visto il filo sobbalzare e accelerare quando viene chiuso l'interruttore, gli studenti mostrano sorpresa, o addirittura incredulità, quando impugnano il filo e sentono la trazione su di esso. Se è in qualche modo possibile, il fatto di offrire agli studenti questa opportinità è estremamente consigliabile. I soliti metodi per memorizzare vengono interiorizzati in maniera molto più efficace se gli studenti hanno la possibilità di costruirli partendo dalle loro osservazione e sensazioni tangibili, piuttosto che partendo da una cosa remota come una dimostrazione sperimentale svolta a lezione.

Bibliografia

• (EN) Arnold B. Arons, Teaching introductory physics, New York, Wiley publication, 1997, pp. Chapter 8, ISBN 0-471-13707-3.